Merge tag 'driver-core-6.1-rc6' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[sfrench/cifs-2.6.git] / fs / btrfs / block-group.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 #include <linux/list_sort.h>
4 #include "misc.h"
5 #include "ctree.h"
6 #include "block-group.h"
7 #include "space-info.h"
8 #include "disk-io.h"
9 #include "free-space-cache.h"
10 #include "free-space-tree.h"
11 #include "volumes.h"
12 #include "transaction.h"
13 #include "ref-verify.h"
14 #include "sysfs.h"
15 #include "tree-log.h"
16 #include "delalloc-space.h"
17 #include "discard.h"
18 #include "raid56.h"
19 #include "zoned.h"
20
21 /*
22  * Return target flags in extended format or 0 if restripe for this chunk_type
23  * is not in progress
24  *
25  * Should be called with balance_lock held
26  */
27 static u64 get_restripe_target(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
28 {
29         struct btrfs_balance_control *bctl = fs_info->balance_ctl;
30         u64 target = 0;
31
32         if (!bctl)
33                 return 0;
34
35         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA &&
36             bctl->data.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
37                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA | bctl->data.target;
38         } else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM &&
39                    bctl->sys.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
40                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM | bctl->sys.target;
41         } else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA &&
42                    bctl->meta.flags & BTRFS_BALANCE_ARGS_CONVERT) {
43                 target = BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA | bctl->meta.target;
44         }
45
46         return target;
47 }
48
49 /*
50  * @flags: available profiles in extended format (see ctree.h)
51  *
52  * Return reduced profile in chunk format.  If profile changing is in progress
53  * (either running or paused) picks the target profile (if it's already
54  * available), otherwise falls back to plain reducing.
55  */
56 static u64 btrfs_reduce_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
57 {
58         u64 num_devices = fs_info->fs_devices->rw_devices;
59         u64 target;
60         u64 raid_type;
61         u64 allowed = 0;
62
63         /*
64          * See if restripe for this chunk_type is in progress, if so try to
65          * reduce to the target profile
66          */
67         spin_lock(&fs_info->balance_lock);
68         target = get_restripe_target(fs_info, flags);
69         if (target) {
70                 spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
71                 return extended_to_chunk(target);
72         }
73         spin_unlock(&fs_info->balance_lock);
74
75         /* First, mask out the RAID levels which aren't possible */
76         for (raid_type = 0; raid_type < BTRFS_NR_RAID_TYPES; raid_type++) {
77                 if (num_devices >= btrfs_raid_array[raid_type].devs_min)
78                         allowed |= btrfs_raid_array[raid_type].bg_flag;
79         }
80         allowed &= flags;
81
82         if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6)
83                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID6;
84         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5)
85                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID5;
86         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)
87                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10;
88         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1)
89                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1;
90         else if (allowed & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0)
91                 allowed = BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0;
92
93         flags &= ~BTRFS_BLOCK_GROUP_PROFILE_MASK;
94
95         return extended_to_chunk(flags | allowed);
96 }
97
98 u64 btrfs_get_alloc_profile(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 orig_flags)
99 {
100         unsigned seq;
101         u64 flags;
102
103         do {
104                 flags = orig_flags;
105                 seq = read_seqbegin(&fs_info->profiles_lock);
106
107                 if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
108                         flags |= fs_info->avail_data_alloc_bits;
109                 else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
110                         flags |= fs_info->avail_system_alloc_bits;
111                 else if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
112                         flags |= fs_info->avail_metadata_alloc_bits;
113         } while (read_seqretry(&fs_info->profiles_lock, seq));
114
115         return btrfs_reduce_alloc_profile(fs_info, flags);
116 }
117
118 void btrfs_get_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
119 {
120         refcount_inc(&cache->refs);
121 }
122
123 void btrfs_put_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
124 {
125         if (refcount_dec_and_test(&cache->refs)) {
126                 WARN_ON(cache->pinned > 0);
127                 /*
128                  * If there was a failure to cleanup a log tree, very likely due
129                  * to an IO failure on a writeback attempt of one or more of its
130                  * extent buffers, we could not do proper (and cheap) unaccounting
131                  * of their reserved space, so don't warn on reserved > 0 in that
132                  * case.
133                  */
134                 if (!(cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
135                     !BTRFS_FS_LOG_CLEANUP_ERROR(cache->fs_info))
136                         WARN_ON(cache->reserved > 0);
137
138                 /*
139                  * A block_group shouldn't be on the discard_list anymore.
140                  * Remove the block_group from the discard_list to prevent us
141                  * from causing a panic due to NULL pointer dereference.
142                  */
143                 if (WARN_ON(!list_empty(&cache->discard_list)))
144                         btrfs_discard_cancel_work(&cache->fs_info->discard_ctl,
145                                                   cache);
146
147                 /*
148                  * If not empty, someone is still holding mutex of
149                  * full_stripe_lock, which can only be released by caller.
150                  * And it will definitely cause use-after-free when caller
151                  * tries to release full stripe lock.
152                  *
153                  * No better way to resolve, but only to warn.
154                  */
155                 WARN_ON(!RB_EMPTY_ROOT(&cache->full_stripe_locks_root.root));
156                 kfree(cache->free_space_ctl);
157                 kfree(cache->physical_map);
158                 kfree(cache);
159         }
160 }
161
162 /*
163  * This adds the block group to the fs_info rb tree for the block group cache
164  */
165 static int btrfs_add_block_group_cache(struct btrfs_fs_info *info,
166                                        struct btrfs_block_group *block_group)
167 {
168         struct rb_node **p;
169         struct rb_node *parent = NULL;
170         struct btrfs_block_group *cache;
171         bool leftmost = true;
172
173         ASSERT(block_group->length != 0);
174
175         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
176         p = &info->block_group_cache_tree.rb_root.rb_node;
177
178         while (*p) {
179                 parent = *p;
180                 cache = rb_entry(parent, struct btrfs_block_group, cache_node);
181                 if (block_group->start < cache->start) {
182                         p = &(*p)->rb_left;
183                 } else if (block_group->start > cache->start) {
184                         p = &(*p)->rb_right;
185                         leftmost = false;
186                 } else {
187                         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
188                         return -EEXIST;
189                 }
190         }
191
192         rb_link_node(&block_group->cache_node, parent, p);
193         rb_insert_color_cached(&block_group->cache_node,
194                                &info->block_group_cache_tree, leftmost);
195
196         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
197
198         return 0;
199 }
200
201 /*
202  * This will return the block group at or after bytenr if contains is 0, else
203  * it will return the block group that contains the bytenr
204  */
205 static struct btrfs_block_group *block_group_cache_tree_search(
206                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr, int contains)
207 {
208         struct btrfs_block_group *cache, *ret = NULL;
209         struct rb_node *n;
210         u64 end, start;
211
212         read_lock(&info->block_group_cache_lock);
213         n = info->block_group_cache_tree.rb_root.rb_node;
214
215         while (n) {
216                 cache = rb_entry(n, struct btrfs_block_group, cache_node);
217                 end = cache->start + cache->length - 1;
218                 start = cache->start;
219
220                 if (bytenr < start) {
221                         if (!contains && (!ret || start < ret->start))
222                                 ret = cache;
223                         n = n->rb_left;
224                 } else if (bytenr > start) {
225                         if (contains && bytenr <= end) {
226                                 ret = cache;
227                                 break;
228                         }
229                         n = n->rb_right;
230                 } else {
231                         ret = cache;
232                         break;
233                 }
234         }
235         if (ret)
236                 btrfs_get_block_group(ret);
237         read_unlock(&info->block_group_cache_lock);
238
239         return ret;
240 }
241
242 /*
243  * Return the block group that starts at or after bytenr
244  */
245 struct btrfs_block_group *btrfs_lookup_first_block_group(
246                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr)
247 {
248         return block_group_cache_tree_search(info, bytenr, 0);
249 }
250
251 /*
252  * Return the block group that contains the given bytenr
253  */
254 struct btrfs_block_group *btrfs_lookup_block_group(
255                 struct btrfs_fs_info *info, u64 bytenr)
256 {
257         return block_group_cache_tree_search(info, bytenr, 1);
258 }
259
260 struct btrfs_block_group *btrfs_next_block_group(
261                 struct btrfs_block_group *cache)
262 {
263         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
264         struct rb_node *node;
265
266         read_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
267
268         /* If our block group was removed, we need a full search. */
269         if (RB_EMPTY_NODE(&cache->cache_node)) {
270                 const u64 next_bytenr = cache->start + cache->length;
271
272                 read_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
273                 btrfs_put_block_group(cache);
274                 return btrfs_lookup_first_block_group(fs_info, next_bytenr);
275         }
276         node = rb_next(&cache->cache_node);
277         btrfs_put_block_group(cache);
278         if (node) {
279                 cache = rb_entry(node, struct btrfs_block_group, cache_node);
280                 btrfs_get_block_group(cache);
281         } else
282                 cache = NULL;
283         read_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
284         return cache;
285 }
286
287 /**
288  * Check if we can do a NOCOW write for a given extent.
289  *
290  * @fs_info:       The filesystem information object.
291  * @bytenr:        Logical start address of the extent.
292  *
293  * Check if we can do a NOCOW write for the given extent, and increments the
294  * number of NOCOW writers in the block group that contains the extent, as long
295  * as the block group exists and it's currently not in read-only mode.
296  *
297  * Returns: A non-NULL block group pointer if we can do a NOCOW write, the caller
298  *          is responsible for calling btrfs_dec_nocow_writers() later.
299  *
300  *          Or NULL if we can not do a NOCOW write
301  */
302 struct btrfs_block_group *btrfs_inc_nocow_writers(struct btrfs_fs_info *fs_info,
303                                                   u64 bytenr)
304 {
305         struct btrfs_block_group *bg;
306         bool can_nocow = true;
307
308         bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, bytenr);
309         if (!bg)
310                 return NULL;
311
312         spin_lock(&bg->lock);
313         if (bg->ro)
314                 can_nocow = false;
315         else
316                 atomic_inc(&bg->nocow_writers);
317         spin_unlock(&bg->lock);
318
319         if (!can_nocow) {
320                 btrfs_put_block_group(bg);
321                 return NULL;
322         }
323
324         /* No put on block group, done by btrfs_dec_nocow_writers(). */
325         return bg;
326 }
327
328 /**
329  * Decrement the number of NOCOW writers in a block group.
330  *
331  * @bg:       The block group.
332  *
333  * This is meant to be called after a previous call to btrfs_inc_nocow_writers(),
334  * and on the block group returned by that call. Typically this is called after
335  * creating an ordered extent for a NOCOW write, to prevent races with scrub and
336  * relocation.
337  *
338  * After this call, the caller should not use the block group anymore. It it wants
339  * to use it, then it should get a reference on it before calling this function.
340  */
341 void btrfs_dec_nocow_writers(struct btrfs_block_group *bg)
342 {
343         if (atomic_dec_and_test(&bg->nocow_writers))
344                 wake_up_var(&bg->nocow_writers);
345
346         /* For the lookup done by a previous call to btrfs_inc_nocow_writers(). */
347         btrfs_put_block_group(bg);
348 }
349
350 void btrfs_wait_nocow_writers(struct btrfs_block_group *bg)
351 {
352         wait_var_event(&bg->nocow_writers, !atomic_read(&bg->nocow_writers));
353 }
354
355 void btrfs_dec_block_group_reservations(struct btrfs_fs_info *fs_info,
356                                         const u64 start)
357 {
358         struct btrfs_block_group *bg;
359
360         bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, start);
361         ASSERT(bg);
362         if (atomic_dec_and_test(&bg->reservations))
363                 wake_up_var(&bg->reservations);
364         btrfs_put_block_group(bg);
365 }
366
367 void btrfs_wait_block_group_reservations(struct btrfs_block_group *bg)
368 {
369         struct btrfs_space_info *space_info = bg->space_info;
370
371         ASSERT(bg->ro);
372
373         if (!(bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))
374                 return;
375
376         /*
377          * Our block group is read only but before we set it to read only,
378          * some task might have had allocated an extent from it already, but it
379          * has not yet created a respective ordered extent (and added it to a
380          * root's list of ordered extents).
381          * Therefore wait for any task currently allocating extents, since the
382          * block group's reservations counter is incremented while a read lock
383          * on the groups' semaphore is held and decremented after releasing
384          * the read access on that semaphore and creating the ordered extent.
385          */
386         down_write(&space_info->groups_sem);
387         up_write(&space_info->groups_sem);
388
389         wait_var_event(&bg->reservations, !atomic_read(&bg->reservations));
390 }
391
392 struct btrfs_caching_control *btrfs_get_caching_control(
393                 struct btrfs_block_group *cache)
394 {
395         struct btrfs_caching_control *ctl;
396
397         spin_lock(&cache->lock);
398         if (!cache->caching_ctl) {
399                 spin_unlock(&cache->lock);
400                 return NULL;
401         }
402
403         ctl = cache->caching_ctl;
404         refcount_inc(&ctl->count);
405         spin_unlock(&cache->lock);
406         return ctl;
407 }
408
409 void btrfs_put_caching_control(struct btrfs_caching_control *ctl)
410 {
411         if (refcount_dec_and_test(&ctl->count))
412                 kfree(ctl);
413 }
414
415 /*
416  * When we wait for progress in the block group caching, its because our
417  * allocation attempt failed at least once.  So, we must sleep and let some
418  * progress happen before we try again.
419  *
420  * This function will sleep at least once waiting for new free space to show
421  * up, and then it will check the block group free space numbers for our min
422  * num_bytes.  Another option is to have it go ahead and look in the rbtree for
423  * a free extent of a given size, but this is a good start.
424  *
425  * Callers of this must check if cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR before using
426  * any of the information in this block group.
427  */
428 void btrfs_wait_block_group_cache_progress(struct btrfs_block_group *cache,
429                                            u64 num_bytes)
430 {
431         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
432
433         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(cache);
434         if (!caching_ctl)
435                 return;
436
437         wait_event(caching_ctl->wait, btrfs_block_group_done(cache) ||
438                    (cache->free_space_ctl->free_space >= num_bytes));
439
440         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
441 }
442
443 static int btrfs_caching_ctl_wait_done(struct btrfs_block_group *cache,
444                                        struct btrfs_caching_control *caching_ctl)
445 {
446         wait_event(caching_ctl->wait, btrfs_block_group_done(cache));
447         return cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR ? -EIO : 0;
448 }
449
450 static int btrfs_wait_block_group_cache_done(struct btrfs_block_group *cache)
451 {
452         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
453         int ret;
454
455         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(cache);
456         if (!caching_ctl)
457                 return (cache->cached == BTRFS_CACHE_ERROR) ? -EIO : 0;
458         ret = btrfs_caching_ctl_wait_done(cache, caching_ctl);
459         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
460         return ret;
461 }
462
463 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
464 static void fragment_free_space(struct btrfs_block_group *block_group)
465 {
466         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
467         u64 start = block_group->start;
468         u64 len = block_group->length;
469         u64 chunk = block_group->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA ?
470                 fs_info->nodesize : fs_info->sectorsize;
471         u64 step = chunk << 1;
472
473         while (len > chunk) {
474                 btrfs_remove_free_space(block_group, start, chunk);
475                 start += step;
476                 if (len < step)
477                         len = 0;
478                 else
479                         len -= step;
480         }
481 }
482 #endif
483
484 /*
485  * This is only called by btrfs_cache_block_group, since we could have freed
486  * extents we need to check the pinned_extents for any extents that can't be
487  * used yet since their free space will be released as soon as the transaction
488  * commits.
489  */
490 u64 add_new_free_space(struct btrfs_block_group *block_group, u64 start, u64 end)
491 {
492         struct btrfs_fs_info *info = block_group->fs_info;
493         u64 extent_start, extent_end, size, total_added = 0;
494         int ret;
495
496         while (start < end) {
497                 ret = find_first_extent_bit(&info->excluded_extents, start,
498                                             &extent_start, &extent_end,
499                                             EXTENT_DIRTY | EXTENT_UPTODATE,
500                                             NULL);
501                 if (ret)
502                         break;
503
504                 if (extent_start <= start) {
505                         start = extent_end + 1;
506                 } else if (extent_start > start && extent_start < end) {
507                         size = extent_start - start;
508                         total_added += size;
509                         ret = btrfs_add_free_space_async_trimmed(block_group,
510                                                                  start, size);
511                         BUG_ON(ret); /* -ENOMEM or logic error */
512                         start = extent_end + 1;
513                 } else {
514                         break;
515                 }
516         }
517
518         if (start < end) {
519                 size = end - start;
520                 total_added += size;
521                 ret = btrfs_add_free_space_async_trimmed(block_group, start,
522                                                          size);
523                 BUG_ON(ret); /* -ENOMEM or logic error */
524         }
525
526         return total_added;
527 }
528
529 static int load_extent_tree_free(struct btrfs_caching_control *caching_ctl)
530 {
531         struct btrfs_block_group *block_group = caching_ctl->block_group;
532         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
533         struct btrfs_root *extent_root;
534         struct btrfs_path *path;
535         struct extent_buffer *leaf;
536         struct btrfs_key key;
537         u64 total_found = 0;
538         u64 last = 0;
539         u32 nritems;
540         int ret;
541         bool wakeup = true;
542
543         path = btrfs_alloc_path();
544         if (!path)
545                 return -ENOMEM;
546
547         last = max_t(u64, block_group->start, BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET);
548         extent_root = btrfs_extent_root(fs_info, last);
549
550 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
551         /*
552          * If we're fragmenting we don't want to make anybody think we can
553          * allocate from this block group until we've had a chance to fragment
554          * the free space.
555          */
556         if (btrfs_should_fragment_free_space(block_group))
557                 wakeup = false;
558 #endif
559         /*
560          * We don't want to deadlock with somebody trying to allocate a new
561          * extent for the extent root while also trying to search the extent
562          * root to add free space.  So we skip locking and search the commit
563          * root, since its read-only
564          */
565         path->skip_locking = 1;
566         path->search_commit_root = 1;
567         path->reada = READA_FORWARD;
568
569         key.objectid = last;
570         key.offset = 0;
571         key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
572
573 next:
574         ret = btrfs_search_slot(NULL, extent_root, &key, path, 0, 0);
575         if (ret < 0)
576                 goto out;
577
578         leaf = path->nodes[0];
579         nritems = btrfs_header_nritems(leaf);
580
581         while (1) {
582                 if (btrfs_fs_closing(fs_info) > 1) {
583                         last = (u64)-1;
584                         break;
585                 }
586
587                 if (path->slots[0] < nritems) {
588                         btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, path->slots[0]);
589                 } else {
590                         ret = btrfs_find_next_key(extent_root, path, &key, 0, 0);
591                         if (ret)
592                                 break;
593
594                         if (need_resched() ||
595                             rwsem_is_contended(&fs_info->commit_root_sem)) {
596                                 btrfs_release_path(path);
597                                 up_read(&fs_info->commit_root_sem);
598                                 mutex_unlock(&caching_ctl->mutex);
599                                 cond_resched();
600                                 mutex_lock(&caching_ctl->mutex);
601                                 down_read(&fs_info->commit_root_sem);
602                                 goto next;
603                         }
604
605                         ret = btrfs_next_leaf(extent_root, path);
606                         if (ret < 0)
607                                 goto out;
608                         if (ret)
609                                 break;
610                         leaf = path->nodes[0];
611                         nritems = btrfs_header_nritems(leaf);
612                         continue;
613                 }
614
615                 if (key.objectid < last) {
616                         key.objectid = last;
617                         key.offset = 0;
618                         key.type = BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY;
619                         btrfs_release_path(path);
620                         goto next;
621                 }
622
623                 if (key.objectid < block_group->start) {
624                         path->slots[0]++;
625                         continue;
626                 }
627
628                 if (key.objectid >= block_group->start + block_group->length)
629                         break;
630
631                 if (key.type == BTRFS_EXTENT_ITEM_KEY ||
632                     key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY) {
633                         total_found += add_new_free_space(block_group, last,
634                                                           key.objectid);
635                         if (key.type == BTRFS_METADATA_ITEM_KEY)
636                                 last = key.objectid +
637                                         fs_info->nodesize;
638                         else
639                                 last = key.objectid + key.offset;
640
641                         if (total_found > CACHING_CTL_WAKE_UP) {
642                                 total_found = 0;
643                                 if (wakeup)
644                                         wake_up(&caching_ctl->wait);
645                         }
646                 }
647                 path->slots[0]++;
648         }
649         ret = 0;
650
651         total_found += add_new_free_space(block_group, last,
652                                 block_group->start + block_group->length);
653
654 out:
655         btrfs_free_path(path);
656         return ret;
657 }
658
659 static noinline void caching_thread(struct btrfs_work *work)
660 {
661         struct btrfs_block_group *block_group;
662         struct btrfs_fs_info *fs_info;
663         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
664         int ret;
665
666         caching_ctl = container_of(work, struct btrfs_caching_control, work);
667         block_group = caching_ctl->block_group;
668         fs_info = block_group->fs_info;
669
670         mutex_lock(&caching_ctl->mutex);
671         down_read(&fs_info->commit_root_sem);
672
673         if (btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE)) {
674                 ret = load_free_space_cache(block_group);
675                 if (ret == 1) {
676                         ret = 0;
677                         goto done;
678                 }
679
680                 /*
681                  * We failed to load the space cache, set ourselves to
682                  * CACHE_STARTED and carry on.
683                  */
684                 spin_lock(&block_group->lock);
685                 block_group->cached = BTRFS_CACHE_STARTED;
686                 spin_unlock(&block_group->lock);
687                 wake_up(&caching_ctl->wait);
688         }
689
690         /*
691          * If we are in the transaction that populated the free space tree we
692          * can't actually cache from the free space tree as our commit root and
693          * real root are the same, so we could change the contents of the blocks
694          * while caching.  Instead do the slow caching in this case, and after
695          * the transaction has committed we will be safe.
696          */
697         if (btrfs_fs_compat_ro(fs_info, FREE_SPACE_TREE) &&
698             !(test_bit(BTRFS_FS_FREE_SPACE_TREE_UNTRUSTED, &fs_info->flags)))
699                 ret = load_free_space_tree(caching_ctl);
700         else
701                 ret = load_extent_tree_free(caching_ctl);
702 done:
703         spin_lock(&block_group->lock);
704         block_group->caching_ctl = NULL;
705         block_group->cached = ret ? BTRFS_CACHE_ERROR : BTRFS_CACHE_FINISHED;
706         spin_unlock(&block_group->lock);
707
708 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
709         if (btrfs_should_fragment_free_space(block_group)) {
710                 u64 bytes_used;
711
712                 spin_lock(&block_group->space_info->lock);
713                 spin_lock(&block_group->lock);
714                 bytes_used = block_group->length - block_group->used;
715                 block_group->space_info->bytes_used += bytes_used >> 1;
716                 spin_unlock(&block_group->lock);
717                 spin_unlock(&block_group->space_info->lock);
718                 fragment_free_space(block_group);
719         }
720 #endif
721
722         up_read(&fs_info->commit_root_sem);
723         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
724         mutex_unlock(&caching_ctl->mutex);
725
726         wake_up(&caching_ctl->wait);
727
728         btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
729         btrfs_put_block_group(block_group);
730 }
731
732 int btrfs_cache_block_group(struct btrfs_block_group *cache, bool wait)
733 {
734         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
735         struct btrfs_caching_control *caching_ctl = NULL;
736         int ret = 0;
737
738         /* Allocator for zoned filesystems does not use the cache at all */
739         if (btrfs_is_zoned(fs_info))
740                 return 0;
741
742         caching_ctl = kzalloc(sizeof(*caching_ctl), GFP_NOFS);
743         if (!caching_ctl)
744                 return -ENOMEM;
745
746         INIT_LIST_HEAD(&caching_ctl->list);
747         mutex_init(&caching_ctl->mutex);
748         init_waitqueue_head(&caching_ctl->wait);
749         caching_ctl->block_group = cache;
750         refcount_set(&caching_ctl->count, 2);
751         btrfs_init_work(&caching_ctl->work, caching_thread, NULL, NULL);
752
753         spin_lock(&cache->lock);
754         if (cache->cached != BTRFS_CACHE_NO) {
755                 kfree(caching_ctl);
756
757                 caching_ctl = cache->caching_ctl;
758                 if (caching_ctl)
759                         refcount_inc(&caching_ctl->count);
760                 spin_unlock(&cache->lock);
761                 goto out;
762         }
763         WARN_ON(cache->caching_ctl);
764         cache->caching_ctl = caching_ctl;
765         cache->cached = BTRFS_CACHE_STARTED;
766         spin_unlock(&cache->lock);
767
768         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
769         refcount_inc(&caching_ctl->count);
770         list_add_tail(&caching_ctl->list, &fs_info->caching_block_groups);
771         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
772
773         btrfs_get_block_group(cache);
774
775         btrfs_queue_work(fs_info->caching_workers, &caching_ctl->work);
776 out:
777         if (wait && caching_ctl)
778                 ret = btrfs_caching_ctl_wait_done(cache, caching_ctl);
779         if (caching_ctl)
780                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
781
782         return ret;
783 }
784
785 static void clear_avail_alloc_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
786 {
787         u64 extra_flags = chunk_to_extended(flags) &
788                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
789
790         write_seqlock(&fs_info->profiles_lock);
791         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
792                 fs_info->avail_data_alloc_bits &= ~extra_flags;
793         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
794                 fs_info->avail_metadata_alloc_bits &= ~extra_flags;
795         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
796                 fs_info->avail_system_alloc_bits &= ~extra_flags;
797         write_sequnlock(&fs_info->profiles_lock);
798 }
799
800 /*
801  * Clear incompat bits for the following feature(s):
802  *
803  * - RAID56 - in case there's neither RAID5 nor RAID6 profile block group
804  *            in the whole filesystem
805  *
806  * - RAID1C34 - same as above for RAID1C3 and RAID1C4 block groups
807  */
808 static void clear_incompat_bg_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
809 {
810         bool found_raid56 = false;
811         bool found_raid1c34 = false;
812
813         if ((flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK) ||
814             (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C3) ||
815             (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1C4)) {
816                 struct list_head *head = &fs_info->space_info;
817                 struct btrfs_space_info *sinfo;
818
819                 list_for_each_entry_rcu(sinfo, head, list) {
820                         down_read(&sinfo->groups_sem);
821                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID5]))
822                                 found_raid56 = true;
823                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID6]))
824                                 found_raid56 = true;
825                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID1C3]))
826                                 found_raid1c34 = true;
827                         if (!list_empty(&sinfo->block_groups[BTRFS_RAID_RAID1C4]))
828                                 found_raid1c34 = true;
829                         up_read(&sinfo->groups_sem);
830                 }
831                 if (!found_raid56)
832                         btrfs_clear_fs_incompat(fs_info, RAID56);
833                 if (!found_raid1c34)
834                         btrfs_clear_fs_incompat(fs_info, RAID1C34);
835         }
836 }
837
838 static int remove_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
839                                    struct btrfs_path *path,
840                                    struct btrfs_block_group *block_group)
841 {
842         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
843         struct btrfs_root *root;
844         struct btrfs_key key;
845         int ret;
846
847         root = btrfs_block_group_root(fs_info);
848         key.objectid = block_group->start;
849         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
850         key.offset = block_group->length;
851
852         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, -1, 1);
853         if (ret > 0)
854                 ret = -ENOENT;
855         if (ret < 0)
856                 return ret;
857
858         ret = btrfs_del_item(trans, root, path);
859         return ret;
860 }
861
862 int btrfs_remove_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
863                              u64 group_start, struct extent_map *em)
864 {
865         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
866         struct btrfs_path *path;
867         struct btrfs_block_group *block_group;
868         struct btrfs_free_cluster *cluster;
869         struct inode *inode;
870         struct kobject *kobj = NULL;
871         int ret;
872         int index;
873         int factor;
874         struct btrfs_caching_control *caching_ctl = NULL;
875         bool remove_em;
876         bool remove_rsv = false;
877
878         block_group = btrfs_lookup_block_group(fs_info, group_start);
879         BUG_ON(!block_group);
880         BUG_ON(!block_group->ro);
881
882         trace_btrfs_remove_block_group(block_group);
883         /*
884          * Free the reserved super bytes from this block group before
885          * remove it.
886          */
887         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
888         btrfs_free_ref_tree_range(fs_info, block_group->start,
889                                   block_group->length);
890
891         index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(block_group->flags);
892         factor = btrfs_bg_type_to_factor(block_group->flags);
893
894         /* make sure this block group isn't part of an allocation cluster */
895         cluster = &fs_info->data_alloc_cluster;
896         spin_lock(&cluster->refill_lock);
897         btrfs_return_cluster_to_free_space(block_group, cluster);
898         spin_unlock(&cluster->refill_lock);
899
900         /*
901          * make sure this block group isn't part of a metadata
902          * allocation cluster
903          */
904         cluster = &fs_info->meta_alloc_cluster;
905         spin_lock(&cluster->refill_lock);
906         btrfs_return_cluster_to_free_space(block_group, cluster);
907         spin_unlock(&cluster->refill_lock);
908
909         btrfs_clear_treelog_bg(block_group);
910         btrfs_clear_data_reloc_bg(block_group);
911
912         path = btrfs_alloc_path();
913         if (!path) {
914                 ret = -ENOMEM;
915                 goto out;
916         }
917
918         /*
919          * get the inode first so any iput calls done for the io_list
920          * aren't the final iput (no unlinks allowed now)
921          */
922         inode = lookup_free_space_inode(block_group, path);
923
924         mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
925         /*
926          * Make sure our free space cache IO is done before removing the
927          * free space inode
928          */
929         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
930         if (!list_empty(&block_group->io_list)) {
931                 list_del_init(&block_group->io_list);
932
933                 WARN_ON(!IS_ERR(inode) && inode != block_group->io_ctl.inode);
934
935                 spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
936                 btrfs_wait_cache_io(trans, block_group, path);
937                 btrfs_put_block_group(block_group);
938                 spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
939         }
940
941         if (!list_empty(&block_group->dirty_list)) {
942                 list_del_init(&block_group->dirty_list);
943                 remove_rsv = true;
944                 btrfs_put_block_group(block_group);
945         }
946         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
947         mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
948
949         ret = btrfs_remove_free_space_inode(trans, inode, block_group);
950         if (ret)
951                 goto out;
952
953         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
954         rb_erase_cached(&block_group->cache_node,
955                         &fs_info->block_group_cache_tree);
956         RB_CLEAR_NODE(&block_group->cache_node);
957
958         /* Once for the block groups rbtree */
959         btrfs_put_block_group(block_group);
960
961         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
962
963         down_write(&block_group->space_info->groups_sem);
964         /*
965          * we must use list_del_init so people can check to see if they
966          * are still on the list after taking the semaphore
967          */
968         list_del_init(&block_group->list);
969         if (list_empty(&block_group->space_info->block_groups[index])) {
970                 kobj = block_group->space_info->block_group_kobjs[index];
971                 block_group->space_info->block_group_kobjs[index] = NULL;
972                 clear_avail_alloc_bits(fs_info, block_group->flags);
973         }
974         up_write(&block_group->space_info->groups_sem);
975         clear_incompat_bg_bits(fs_info, block_group->flags);
976         if (kobj) {
977                 kobject_del(kobj);
978                 kobject_put(kobj);
979         }
980
981         if (block_group->cached == BTRFS_CACHE_STARTED)
982                 btrfs_wait_block_group_cache_done(block_group);
983
984         write_lock(&fs_info->block_group_cache_lock);
985         caching_ctl = btrfs_get_caching_control(block_group);
986         if (!caching_ctl) {
987                 struct btrfs_caching_control *ctl;
988
989                 list_for_each_entry(ctl, &fs_info->caching_block_groups, list) {
990                         if (ctl->block_group == block_group) {
991                                 caching_ctl = ctl;
992                                 refcount_inc(&caching_ctl->count);
993                                 break;
994                         }
995                 }
996         }
997         if (caching_ctl)
998                 list_del_init(&caching_ctl->list);
999         write_unlock(&fs_info->block_group_cache_lock);
1000
1001         if (caching_ctl) {
1002                 /* Once for the caching bgs list and once for us. */
1003                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
1004                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
1005         }
1006
1007         spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1008         WARN_ON(!list_empty(&block_group->dirty_list));
1009         WARN_ON(!list_empty(&block_group->io_list));
1010         spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
1011
1012         btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
1013
1014         spin_lock(&block_group->space_info->lock);
1015         list_del_init(&block_group->ro_list);
1016
1017         if (btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
1018                 WARN_ON(block_group->space_info->total_bytes
1019                         < block_group->length);
1020                 WARN_ON(block_group->space_info->bytes_readonly
1021                         < block_group->length - block_group->zone_unusable);
1022                 WARN_ON(block_group->space_info->bytes_zone_unusable
1023                         < block_group->zone_unusable);
1024                 WARN_ON(block_group->space_info->disk_total
1025                         < block_group->length * factor);
1026                 WARN_ON(test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_ZONE_IS_ACTIVE,
1027                                  &block_group->runtime_flags) &&
1028                         block_group->space_info->active_total_bytes
1029                         < block_group->length);
1030         }
1031         block_group->space_info->total_bytes -= block_group->length;
1032         if (test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_ZONE_IS_ACTIVE, &block_group->runtime_flags))
1033                 block_group->space_info->active_total_bytes -= block_group->length;
1034         block_group->space_info->bytes_readonly -=
1035                 (block_group->length - block_group->zone_unusable);
1036         block_group->space_info->bytes_zone_unusable -=
1037                 block_group->zone_unusable;
1038         block_group->space_info->disk_total -= block_group->length * factor;
1039
1040         spin_unlock(&block_group->space_info->lock);
1041
1042         /*
1043          * Remove the free space for the block group from the free space tree
1044          * and the block group's item from the extent tree before marking the
1045          * block group as removed. This is to prevent races with tasks that
1046          * freeze and unfreeze a block group, this task and another task
1047          * allocating a new block group - the unfreeze task ends up removing
1048          * the block group's extent map before the task calling this function
1049          * deletes the block group item from the extent tree, allowing for
1050          * another task to attempt to create another block group with the same
1051          * item key (and failing with -EEXIST and a transaction abort).
1052          */
1053         ret = remove_block_group_free_space(trans, block_group);
1054         if (ret)
1055                 goto out;
1056
1057         ret = remove_block_group_item(trans, path, block_group);
1058         if (ret < 0)
1059                 goto out;
1060
1061         spin_lock(&block_group->lock);
1062         set_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_REMOVED, &block_group->runtime_flags);
1063
1064         /*
1065          * At this point trimming or scrub can't start on this block group,
1066          * because we removed the block group from the rbtree
1067          * fs_info->block_group_cache_tree so no one can't find it anymore and
1068          * even if someone already got this block group before we removed it
1069          * from the rbtree, they have already incremented block_group->frozen -
1070          * if they didn't, for the trimming case they won't find any free space
1071          * entries because we already removed them all when we called
1072          * btrfs_remove_free_space_cache().
1073          *
1074          * And we must not remove the extent map from the fs_info->mapping_tree
1075          * to prevent the same logical address range and physical device space
1076          * ranges from being reused for a new block group. This is needed to
1077          * avoid races with trimming and scrub.
1078          *
1079          * An fs trim operation (btrfs_trim_fs() / btrfs_ioctl_fitrim()) is
1080          * completely transactionless, so while it is trimming a range the
1081          * currently running transaction might finish and a new one start,
1082          * allowing for new block groups to be created that can reuse the same
1083          * physical device locations unless we take this special care.
1084          *
1085          * There may also be an implicit trim operation if the file system
1086          * is mounted with -odiscard. The same protections must remain
1087          * in place until the extents have been discarded completely when
1088          * the transaction commit has completed.
1089          */
1090         remove_em = (atomic_read(&block_group->frozen) == 0);
1091         spin_unlock(&block_group->lock);
1092
1093         if (remove_em) {
1094                 struct extent_map_tree *em_tree;
1095
1096                 em_tree = &fs_info->mapping_tree;
1097                 write_lock(&em_tree->lock);
1098                 remove_extent_mapping(em_tree, em);
1099                 write_unlock(&em_tree->lock);
1100                 /* once for the tree */
1101                 free_extent_map(em);
1102         }
1103
1104 out:
1105         /* Once for the lookup reference */
1106         btrfs_put_block_group(block_group);
1107         if (remove_rsv)
1108                 btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1);
1109         btrfs_free_path(path);
1110         return ret;
1111 }
1112
1113 struct btrfs_trans_handle *btrfs_start_trans_remove_block_group(
1114                 struct btrfs_fs_info *fs_info, const u64 chunk_offset)
1115 {
1116         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
1117         struct extent_map_tree *em_tree = &fs_info->mapping_tree;
1118         struct extent_map *em;
1119         struct map_lookup *map;
1120         unsigned int num_items;
1121
1122         read_lock(&em_tree->lock);
1123         em = lookup_extent_mapping(em_tree, chunk_offset, 1);
1124         read_unlock(&em_tree->lock);
1125         ASSERT(em && em->start == chunk_offset);
1126
1127         /*
1128          * We need to reserve 3 + N units from the metadata space info in order
1129          * to remove a block group (done at btrfs_remove_chunk() and at
1130          * btrfs_remove_block_group()), which are used for:
1131          *
1132          * 1 unit for adding the free space inode's orphan (located in the tree
1133          * of tree roots).
1134          * 1 unit for deleting the block group item (located in the extent
1135          * tree).
1136          * 1 unit for deleting the free space item (located in tree of tree
1137          * roots).
1138          * N units for deleting N device extent items corresponding to each
1139          * stripe (located in the device tree).
1140          *
1141          * In order to remove a block group we also need to reserve units in the
1142          * system space info in order to update the chunk tree (update one or
1143          * more device items and remove one chunk item), but this is done at
1144          * btrfs_remove_chunk() through a call to check_system_chunk().
1145          */
1146         map = em->map_lookup;
1147         num_items = 3 + map->num_stripes;
1148         free_extent_map(em);
1149
1150         return btrfs_start_transaction_fallback_global_rsv(root, num_items);
1151 }
1152
1153 /*
1154  * Mark block group @cache read-only, so later write won't happen to block
1155  * group @cache.
1156  *
1157  * If @force is not set, this function will only mark the block group readonly
1158  * if we have enough free space (1M) in other metadata/system block groups.
1159  * If @force is not set, this function will mark the block group readonly
1160  * without checking free space.
1161  *
1162  * NOTE: This function doesn't care if other block groups can contain all the
1163  * data in this block group. That check should be done by relocation routine,
1164  * not this function.
1165  */
1166 static int inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache, int force)
1167 {
1168         struct btrfs_space_info *sinfo = cache->space_info;
1169         u64 num_bytes;
1170         int ret = -ENOSPC;
1171
1172         spin_lock(&sinfo->lock);
1173         spin_lock(&cache->lock);
1174
1175         if (cache->swap_extents) {
1176                 ret = -ETXTBSY;
1177                 goto out;
1178         }
1179
1180         if (cache->ro) {
1181                 cache->ro++;
1182                 ret = 0;
1183                 goto out;
1184         }
1185
1186         num_bytes = cache->length - cache->reserved - cache->pinned -
1187                     cache->bytes_super - cache->zone_unusable - cache->used;
1188
1189         /*
1190          * Data never overcommits, even in mixed mode, so do just the straight
1191          * check of left over space in how much we have allocated.
1192          */
1193         if (force) {
1194                 ret = 0;
1195         } else if (sinfo->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA) {
1196                 u64 sinfo_used = btrfs_space_info_used(sinfo, true);
1197
1198                 /*
1199                  * Here we make sure if we mark this bg RO, we still have enough
1200                  * free space as buffer.
1201                  */
1202                 if (sinfo_used + num_bytes <= sinfo->total_bytes)
1203                         ret = 0;
1204         } else {
1205                 /*
1206                  * We overcommit metadata, so we need to do the
1207                  * btrfs_can_overcommit check here, and we need to pass in
1208                  * BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH to give ourselves the most amount of
1209                  * leeway to allow us to mark this block group as read only.
1210                  */
1211                 if (btrfs_can_overcommit(cache->fs_info, sinfo, num_bytes,
1212                                          BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH))
1213                         ret = 0;
1214         }
1215
1216         if (!ret) {
1217                 sinfo->bytes_readonly += num_bytes;
1218                 if (btrfs_is_zoned(cache->fs_info)) {
1219                         /* Migrate zone_unusable bytes to readonly */
1220                         sinfo->bytes_readonly += cache->zone_unusable;
1221                         sinfo->bytes_zone_unusable -= cache->zone_unusable;
1222                         cache->zone_unusable = 0;
1223                 }
1224                 cache->ro++;
1225                 list_add_tail(&cache->ro_list, &sinfo->ro_bgs);
1226         }
1227 out:
1228         spin_unlock(&cache->lock);
1229         spin_unlock(&sinfo->lock);
1230         if (ret == -ENOSPC && btrfs_test_opt(cache->fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
1231                 btrfs_info(cache->fs_info,
1232                         "unable to make block group %llu ro", cache->start);
1233                 btrfs_dump_space_info(cache->fs_info, cache->space_info, 0, 0);
1234         }
1235         return ret;
1236 }
1237
1238 static bool clean_pinned_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
1239                                  struct btrfs_block_group *bg)
1240 {
1241         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1242         struct btrfs_transaction *prev_trans = NULL;
1243         const u64 start = bg->start;
1244         const u64 end = start + bg->length - 1;
1245         int ret;
1246
1247         spin_lock(&fs_info->trans_lock);
1248         if (trans->transaction->list.prev != &fs_info->trans_list) {
1249                 prev_trans = list_last_entry(&trans->transaction->list,
1250                                              struct btrfs_transaction, list);
1251                 refcount_inc(&prev_trans->use_count);
1252         }
1253         spin_unlock(&fs_info->trans_lock);
1254
1255         /*
1256          * Hold the unused_bg_unpin_mutex lock to avoid racing with
1257          * btrfs_finish_extent_commit(). If we are at transaction N, another
1258          * task might be running finish_extent_commit() for the previous
1259          * transaction N - 1, and have seen a range belonging to the block
1260          * group in pinned_extents before we were able to clear the whole block
1261          * group range from pinned_extents. This means that task can lookup for
1262          * the block group after we unpinned it from pinned_extents and removed
1263          * it, leading to a BUG_ON() at unpin_extent_range().
1264          */
1265         mutex_lock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
1266         if (prev_trans) {
1267                 ret = clear_extent_bits(&prev_trans->pinned_extents, start, end,
1268                                         EXTENT_DIRTY);
1269                 if (ret)
1270                         goto out;
1271         }
1272
1273         ret = clear_extent_bits(&trans->transaction->pinned_extents, start, end,
1274                                 EXTENT_DIRTY);
1275 out:
1276         mutex_unlock(&fs_info->unused_bg_unpin_mutex);
1277         if (prev_trans)
1278                 btrfs_put_transaction(prev_trans);
1279
1280         return ret == 0;
1281 }
1282
1283 /*
1284  * Process the unused_bgs list and remove any that don't have any allocated
1285  * space inside of them.
1286  */
1287 void btrfs_delete_unused_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1288 {
1289         struct btrfs_block_group *block_group;
1290         struct btrfs_space_info *space_info;
1291         struct btrfs_trans_handle *trans;
1292         const bool async_trim_enabled = btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC);
1293         int ret = 0;
1294
1295         if (!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags))
1296                 return;
1297
1298         if (btrfs_fs_closing(fs_info))
1299                 return;
1300
1301         /*
1302          * Long running balances can keep us blocked here for eternity, so
1303          * simply skip deletion if we're unable to get the mutex.
1304          */
1305         if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock))
1306                 return;
1307
1308         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1309         while (!list_empty(&fs_info->unused_bgs)) {
1310                 int trimming;
1311
1312                 block_group = list_first_entry(&fs_info->unused_bgs,
1313                                                struct btrfs_block_group,
1314                                                bg_list);
1315                 list_del_init(&block_group->bg_list);
1316
1317                 space_info = block_group->space_info;
1318
1319                 if (ret || btrfs_mixed_space_info(space_info)) {
1320                         btrfs_put_block_group(block_group);
1321                         continue;
1322                 }
1323                 spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1324
1325                 btrfs_discard_cancel_work(&fs_info->discard_ctl, block_group);
1326
1327                 /* Don't want to race with allocators so take the groups_sem */
1328                 down_write(&space_info->groups_sem);
1329
1330                 /*
1331                  * Async discard moves the final block group discard to be prior
1332                  * to the unused_bgs code path.  Therefore, if it's not fully
1333                  * trimmed, punt it back to the async discard lists.
1334                  */
1335                 if (btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC) &&
1336                     !btrfs_is_free_space_trimmed(block_group)) {
1337                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1338                         up_write(&space_info->groups_sem);
1339                         /* Requeue if we failed because of async discard */
1340                         btrfs_discard_queue_work(&fs_info->discard_ctl,
1341                                                  block_group);
1342                         goto next;
1343                 }
1344
1345                 spin_lock(&block_group->lock);
1346                 if (block_group->reserved || block_group->pinned ||
1347                     block_group->used || block_group->ro ||
1348                     list_is_singular(&block_group->list)) {
1349                         /*
1350                          * We want to bail if we made new allocations or have
1351                          * outstanding allocations in this block group.  We do
1352                          * the ro check in case balance is currently acting on
1353                          * this block group.
1354                          */
1355                         trace_btrfs_skip_unused_block_group(block_group);
1356                         spin_unlock(&block_group->lock);
1357                         up_write(&space_info->groups_sem);
1358                         goto next;
1359                 }
1360                 spin_unlock(&block_group->lock);
1361
1362                 /* We don't want to force the issue, only flip if it's ok. */
1363                 ret = inc_block_group_ro(block_group, 0);
1364                 up_write(&space_info->groups_sem);
1365                 if (ret < 0) {
1366                         ret = 0;
1367                         goto next;
1368                 }
1369
1370                 ret = btrfs_zone_finish(block_group);
1371                 if (ret < 0) {
1372                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1373                         if (ret == -EAGAIN)
1374                                 ret = 0;
1375                         goto next;
1376                 }
1377
1378                 /*
1379                  * Want to do this before we do anything else so we can recover
1380                  * properly if we fail to join the transaction.
1381                  */
1382                 trans = btrfs_start_trans_remove_block_group(fs_info,
1383                                                      block_group->start);
1384                 if (IS_ERR(trans)) {
1385                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1386                         ret = PTR_ERR(trans);
1387                         goto next;
1388                 }
1389
1390                 /*
1391                  * We could have pending pinned extents for this block group,
1392                  * just delete them, we don't care about them anymore.
1393                  */
1394                 if (!clean_pinned_extents(trans, block_group)) {
1395                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1396                         goto end_trans;
1397                 }
1398
1399                 /*
1400                  * At this point, the block_group is read only and should fail
1401                  * new allocations.  However, btrfs_finish_extent_commit() can
1402                  * cause this block_group to be placed back on the discard
1403                  * lists because now the block_group isn't fully discarded.
1404                  * Bail here and try again later after discarding everything.
1405                  */
1406                 spin_lock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1407                 if (!list_empty(&block_group->discard_list)) {
1408                         spin_unlock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1409                         btrfs_dec_block_group_ro(block_group);
1410                         btrfs_discard_queue_work(&fs_info->discard_ctl,
1411                                                  block_group);
1412                         goto end_trans;
1413                 }
1414                 spin_unlock(&fs_info->discard_ctl.lock);
1415
1416                 /* Reset pinned so btrfs_put_block_group doesn't complain */
1417                 spin_lock(&space_info->lock);
1418                 spin_lock(&block_group->lock);
1419
1420                 btrfs_space_info_update_bytes_pinned(fs_info, space_info,
1421                                                      -block_group->pinned);
1422                 space_info->bytes_readonly += block_group->pinned;
1423                 block_group->pinned = 0;
1424
1425                 spin_unlock(&block_group->lock);
1426                 spin_unlock(&space_info->lock);
1427
1428                 /*
1429                  * The normal path here is an unused block group is passed here,
1430                  * then trimming is handled in the transaction commit path.
1431                  * Async discard interposes before this to do the trimming
1432                  * before coming down the unused block group path as trimming
1433                  * will no longer be done later in the transaction commit path.
1434                  */
1435                 if (!async_trim_enabled && btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_ASYNC))
1436                         goto flip_async;
1437
1438                 /*
1439                  * DISCARD can flip during remount. On zoned filesystems, we
1440                  * need to reset sequential-required zones.
1441                  */
1442                 trimming = btrfs_test_opt(fs_info, DISCARD_SYNC) ||
1443                                 btrfs_is_zoned(fs_info);
1444
1445                 /* Implicit trim during transaction commit. */
1446                 if (trimming)
1447                         btrfs_freeze_block_group(block_group);
1448
1449                 /*
1450                  * Btrfs_remove_chunk will abort the transaction if things go
1451                  * horribly wrong.
1452                  */
1453                 ret = btrfs_remove_chunk(trans, block_group->start);
1454
1455                 if (ret) {
1456                         if (trimming)
1457                                 btrfs_unfreeze_block_group(block_group);
1458                         goto end_trans;
1459                 }
1460
1461                 /*
1462                  * If we're not mounted with -odiscard, we can just forget
1463                  * about this block group. Otherwise we'll need to wait
1464                  * until transaction commit to do the actual discard.
1465                  */
1466                 if (trimming) {
1467                         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1468                         /*
1469                          * A concurrent scrub might have added us to the list
1470                          * fs_info->unused_bgs, so use a list_move operation
1471                          * to add the block group to the deleted_bgs list.
1472                          */
1473                         list_move(&block_group->bg_list,
1474                                   &trans->transaction->deleted_bgs);
1475                         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1476                         btrfs_get_block_group(block_group);
1477                 }
1478 end_trans:
1479                 btrfs_end_transaction(trans);
1480 next:
1481                 btrfs_put_block_group(block_group);
1482                 spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1483         }
1484         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1485         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1486         return;
1487
1488 flip_async:
1489         btrfs_end_transaction(trans);
1490         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1491         btrfs_put_block_group(block_group);
1492         btrfs_discard_punt_unused_bgs_list(fs_info);
1493 }
1494
1495 void btrfs_mark_bg_unused(struct btrfs_block_group *bg)
1496 {
1497         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1498
1499         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1500         if (list_empty(&bg->bg_list)) {
1501                 btrfs_get_block_group(bg);
1502                 trace_btrfs_add_unused_block_group(bg);
1503                 list_add_tail(&bg->bg_list, &fs_info->unused_bgs);
1504         }
1505         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1506 }
1507
1508 /*
1509  * We want block groups with a low number of used bytes to be in the beginning
1510  * of the list, so they will get reclaimed first.
1511  */
1512 static int reclaim_bgs_cmp(void *unused, const struct list_head *a,
1513                            const struct list_head *b)
1514 {
1515         const struct btrfs_block_group *bg1, *bg2;
1516
1517         bg1 = list_entry(a, struct btrfs_block_group, bg_list);
1518         bg2 = list_entry(b, struct btrfs_block_group, bg_list);
1519
1520         return bg1->used > bg2->used;
1521 }
1522
1523 static inline bool btrfs_should_reclaim(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1524 {
1525         if (btrfs_is_zoned(fs_info))
1526                 return btrfs_zoned_should_reclaim(fs_info);
1527         return true;
1528 }
1529
1530 void btrfs_reclaim_bgs_work(struct work_struct *work)
1531 {
1532         struct btrfs_fs_info *fs_info =
1533                 container_of(work, struct btrfs_fs_info, reclaim_bgs_work);
1534         struct btrfs_block_group *bg;
1535         struct btrfs_space_info *space_info;
1536
1537         if (!test_bit(BTRFS_FS_OPEN, &fs_info->flags))
1538                 return;
1539
1540         if (btrfs_fs_closing(fs_info))
1541                 return;
1542
1543         if (!btrfs_should_reclaim(fs_info))
1544                 return;
1545
1546         sb_start_write(fs_info->sb);
1547
1548         if (!btrfs_exclop_start(fs_info, BTRFS_EXCLOP_BALANCE)) {
1549                 sb_end_write(fs_info->sb);
1550                 return;
1551         }
1552
1553         /*
1554          * Long running balances can keep us blocked here for eternity, so
1555          * simply skip reclaim if we're unable to get the mutex.
1556          */
1557         if (!mutex_trylock(&fs_info->reclaim_bgs_lock)) {
1558                 btrfs_exclop_finish(fs_info);
1559                 sb_end_write(fs_info->sb);
1560                 return;
1561         }
1562
1563         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1564         /*
1565          * Sort happens under lock because we can't simply splice it and sort.
1566          * The block groups might still be in use and reachable via bg_list,
1567          * and their presence in the reclaim_bgs list must be preserved.
1568          */
1569         list_sort(NULL, &fs_info->reclaim_bgs, reclaim_bgs_cmp);
1570         while (!list_empty(&fs_info->reclaim_bgs)) {
1571                 u64 zone_unusable;
1572                 int ret = 0;
1573
1574                 bg = list_first_entry(&fs_info->reclaim_bgs,
1575                                       struct btrfs_block_group,
1576                                       bg_list);
1577                 list_del_init(&bg->bg_list);
1578
1579                 space_info = bg->space_info;
1580                 spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1581
1582                 /* Don't race with allocators so take the groups_sem */
1583                 down_write(&space_info->groups_sem);
1584
1585                 spin_lock(&bg->lock);
1586                 if (bg->reserved || bg->pinned || bg->ro) {
1587                         /*
1588                          * We want to bail if we made new allocations or have
1589                          * outstanding allocations in this block group.  We do
1590                          * the ro check in case balance is currently acting on
1591                          * this block group.
1592                          */
1593                         spin_unlock(&bg->lock);
1594                         up_write(&space_info->groups_sem);
1595                         goto next;
1596                 }
1597                 spin_unlock(&bg->lock);
1598
1599                 /* Get out fast, in case we're unmounting the filesystem */
1600                 if (btrfs_fs_closing(fs_info)) {
1601                         up_write(&space_info->groups_sem);
1602                         goto next;
1603                 }
1604
1605                 /*
1606                  * Cache the zone_unusable value before turning the block group
1607                  * to read only. As soon as the blog group is read only it's
1608                  * zone_unusable value gets moved to the block group's read-only
1609                  * bytes and isn't available for calculations anymore.
1610                  */
1611                 zone_unusable = bg->zone_unusable;
1612                 ret = inc_block_group_ro(bg, 0);
1613                 up_write(&space_info->groups_sem);
1614                 if (ret < 0)
1615                         goto next;
1616
1617                 btrfs_info(fs_info,
1618                         "reclaiming chunk %llu with %llu%% used %llu%% unusable",
1619                                 bg->start, div_u64(bg->used * 100, bg->length),
1620                                 div64_u64(zone_unusable * 100, bg->length));
1621                 trace_btrfs_reclaim_block_group(bg);
1622                 ret = btrfs_relocate_chunk(fs_info, bg->start);
1623                 if (ret) {
1624                         btrfs_dec_block_group_ro(bg);
1625                         btrfs_err(fs_info, "error relocating chunk %llu",
1626                                   bg->start);
1627                 }
1628
1629 next:
1630                 btrfs_put_block_group(bg);
1631                 spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1632         }
1633         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1634         mutex_unlock(&fs_info->reclaim_bgs_lock);
1635         btrfs_exclop_finish(fs_info);
1636         sb_end_write(fs_info->sb);
1637 }
1638
1639 void btrfs_reclaim_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1640 {
1641         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1642         if (!list_empty(&fs_info->reclaim_bgs))
1643                 queue_work(system_unbound_wq, &fs_info->reclaim_bgs_work);
1644         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1645 }
1646
1647 void btrfs_mark_bg_to_reclaim(struct btrfs_block_group *bg)
1648 {
1649         struct btrfs_fs_info *fs_info = bg->fs_info;
1650
1651         spin_lock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1652         if (list_empty(&bg->bg_list)) {
1653                 btrfs_get_block_group(bg);
1654                 trace_btrfs_add_reclaim_block_group(bg);
1655                 list_add_tail(&bg->bg_list, &fs_info->reclaim_bgs);
1656         }
1657         spin_unlock(&fs_info->unused_bgs_lock);
1658 }
1659
1660 static int read_bg_from_eb(struct btrfs_fs_info *fs_info, struct btrfs_key *key,
1661                            struct btrfs_path *path)
1662 {
1663         struct extent_map_tree *em_tree;
1664         struct extent_map *em;
1665         struct btrfs_block_group_item bg;
1666         struct extent_buffer *leaf;
1667         int slot;
1668         u64 flags;
1669         int ret = 0;
1670
1671         slot = path->slots[0];
1672         leaf = path->nodes[0];
1673
1674         em_tree = &fs_info->mapping_tree;
1675         read_lock(&em_tree->lock);
1676         em = lookup_extent_mapping(em_tree, key->objectid, key->offset);
1677         read_unlock(&em_tree->lock);
1678         if (!em) {
1679                 btrfs_err(fs_info,
1680                           "logical %llu len %llu found bg but no related chunk",
1681                           key->objectid, key->offset);
1682                 return -ENOENT;
1683         }
1684
1685         if (em->start != key->objectid || em->len != key->offset) {
1686                 btrfs_err(fs_info,
1687                         "block group %llu len %llu mismatch with chunk %llu len %llu",
1688                         key->objectid, key->offset, em->start, em->len);
1689                 ret = -EUCLEAN;
1690                 goto out_free_em;
1691         }
1692
1693         read_extent_buffer(leaf, &bg, btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
1694                            sizeof(bg));
1695         flags = btrfs_stack_block_group_flags(&bg) &
1696                 BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK;
1697
1698         if (flags != (em->map_lookup->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
1699                 btrfs_err(fs_info,
1700 "block group %llu len %llu type flags 0x%llx mismatch with chunk type flags 0x%llx",
1701                           key->objectid, key->offset, flags,
1702                           (BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK & em->map_lookup->type));
1703                 ret = -EUCLEAN;
1704         }
1705
1706 out_free_em:
1707         free_extent_map(em);
1708         return ret;
1709 }
1710
1711 static int find_first_block_group(struct btrfs_fs_info *fs_info,
1712                                   struct btrfs_path *path,
1713                                   struct btrfs_key *key)
1714 {
1715         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
1716         int ret;
1717         struct btrfs_key found_key;
1718
1719         btrfs_for_each_slot(root, key, &found_key, path, ret) {
1720                 if (found_key.objectid >= key->objectid &&
1721                     found_key.type == BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY) {
1722                         return read_bg_from_eb(fs_info, &found_key, path);
1723                 }
1724         }
1725         return ret;
1726 }
1727
1728 static void set_avail_alloc_bits(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 flags)
1729 {
1730         u64 extra_flags = chunk_to_extended(flags) &
1731                                 BTRFS_EXTENDED_PROFILE_MASK;
1732
1733         write_seqlock(&fs_info->profiles_lock);
1734         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA)
1735                 fs_info->avail_data_alloc_bits |= extra_flags;
1736         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
1737                 fs_info->avail_metadata_alloc_bits |= extra_flags;
1738         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
1739                 fs_info->avail_system_alloc_bits |= extra_flags;
1740         write_sequnlock(&fs_info->profiles_lock);
1741 }
1742
1743 /**
1744  * Map a physical disk address to a list of logical addresses
1745  *
1746  * @fs_info:       the filesystem
1747  * @chunk_start:   logical address of block group
1748  * @bdev:          physical device to resolve, can be NULL to indicate any device
1749  * @physical:      physical address to map to logical addresses
1750  * @logical:       return array of logical addresses which map to @physical
1751  * @naddrs:        length of @logical
1752  * @stripe_len:    size of IO stripe for the given block group
1753  *
1754  * Maps a particular @physical disk address to a list of @logical addresses.
1755  * Used primarily to exclude those portions of a block group that contain super
1756  * block copies.
1757  */
1758 int btrfs_rmap_block(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 chunk_start,
1759                      struct block_device *bdev, u64 physical, u64 **logical,
1760                      int *naddrs, int *stripe_len)
1761 {
1762         struct extent_map *em;
1763         struct map_lookup *map;
1764         u64 *buf;
1765         u64 bytenr;
1766         u64 data_stripe_length;
1767         u64 io_stripe_size;
1768         int i, nr = 0;
1769         int ret = 0;
1770
1771         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_start, 1);
1772         if (IS_ERR(em))
1773                 return -EIO;
1774
1775         map = em->map_lookup;
1776         data_stripe_length = em->orig_block_len;
1777         io_stripe_size = map->stripe_len;
1778         chunk_start = em->start;
1779
1780         /* For RAID5/6 adjust to a full IO stripe length */
1781         if (map->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK)
1782                 io_stripe_size = map->stripe_len * nr_data_stripes(map);
1783
1784         buf = kcalloc(map->num_stripes, sizeof(u64), GFP_NOFS);
1785         if (!buf) {
1786                 ret = -ENOMEM;
1787                 goto out;
1788         }
1789
1790         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
1791                 bool already_inserted = false;
1792                 u64 stripe_nr;
1793                 u64 offset;
1794                 int j;
1795
1796                 if (!in_range(physical, map->stripes[i].physical,
1797                               data_stripe_length))
1798                         continue;
1799
1800                 if (bdev && map->stripes[i].dev->bdev != bdev)
1801                         continue;
1802
1803                 stripe_nr = physical - map->stripes[i].physical;
1804                 stripe_nr = div64_u64_rem(stripe_nr, map->stripe_len, &offset);
1805
1806                 if (map->type & (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID0 |
1807                                  BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10)) {
1808                         stripe_nr = stripe_nr * map->num_stripes + i;
1809                         stripe_nr = div_u64(stripe_nr, map->sub_stripes);
1810                 }
1811                 /*
1812                  * The remaining case would be for RAID56, multiply by
1813                  * nr_data_stripes().  Alternatively, just use rmap_len below
1814                  * instead of map->stripe_len
1815                  */
1816
1817                 bytenr = chunk_start + stripe_nr * io_stripe_size + offset;
1818
1819                 /* Ensure we don't add duplicate addresses */
1820                 for (j = 0; j < nr; j++) {
1821                         if (buf[j] == bytenr) {
1822                                 already_inserted = true;
1823                                 break;
1824                         }
1825                 }
1826
1827                 if (!already_inserted)
1828                         buf[nr++] = bytenr;
1829         }
1830
1831         *logical = buf;
1832         *naddrs = nr;
1833         *stripe_len = io_stripe_size;
1834 out:
1835         free_extent_map(em);
1836         return ret;
1837 }
1838
1839 static int exclude_super_stripes(struct btrfs_block_group *cache)
1840 {
1841         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
1842         const bool zoned = btrfs_is_zoned(fs_info);
1843         u64 bytenr;
1844         u64 *logical;
1845         int stripe_len;
1846         int i, nr, ret;
1847
1848         if (cache->start < BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET) {
1849                 stripe_len = BTRFS_SUPER_INFO_OFFSET - cache->start;
1850                 cache->bytes_super += stripe_len;
1851                 ret = btrfs_add_excluded_extent(fs_info, cache->start,
1852                                                 stripe_len);
1853                 if (ret)
1854                         return ret;
1855         }
1856
1857         for (i = 0; i < BTRFS_SUPER_MIRROR_MAX; i++) {
1858                 bytenr = btrfs_sb_offset(i);
1859                 ret = btrfs_rmap_block(fs_info, cache->start, NULL,
1860                                        bytenr, &logical, &nr, &stripe_len);
1861                 if (ret)
1862                         return ret;
1863
1864                 /* Shouldn't have super stripes in sequential zones */
1865                 if (zoned && nr) {
1866                         btrfs_err(fs_info,
1867                         "zoned: block group %llu must not contain super block",
1868                                   cache->start);
1869                         return -EUCLEAN;
1870                 }
1871
1872                 while (nr--) {
1873                         u64 len = min_t(u64, stripe_len,
1874                                 cache->start + cache->length - logical[nr]);
1875
1876                         cache->bytes_super += len;
1877                         ret = btrfs_add_excluded_extent(fs_info, logical[nr],
1878                                                         len);
1879                         if (ret) {
1880                                 kfree(logical);
1881                                 return ret;
1882                         }
1883                 }
1884
1885                 kfree(logical);
1886         }
1887         return 0;
1888 }
1889
1890 static struct btrfs_block_group *btrfs_create_block_group_cache(
1891                 struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 start)
1892 {
1893         struct btrfs_block_group *cache;
1894
1895         cache = kzalloc(sizeof(*cache), GFP_NOFS);
1896         if (!cache)
1897                 return NULL;
1898
1899         cache->free_space_ctl = kzalloc(sizeof(*cache->free_space_ctl),
1900                                         GFP_NOFS);
1901         if (!cache->free_space_ctl) {
1902                 kfree(cache);
1903                 return NULL;
1904         }
1905
1906         cache->start = start;
1907
1908         cache->fs_info = fs_info;
1909         cache->full_stripe_len = btrfs_full_stripe_len(fs_info, start);
1910
1911         cache->discard_index = BTRFS_DISCARD_INDEX_UNUSED;
1912
1913         refcount_set(&cache->refs, 1);
1914         spin_lock_init(&cache->lock);
1915         init_rwsem(&cache->data_rwsem);
1916         INIT_LIST_HEAD(&cache->list);
1917         INIT_LIST_HEAD(&cache->cluster_list);
1918         INIT_LIST_HEAD(&cache->bg_list);
1919         INIT_LIST_HEAD(&cache->ro_list);
1920         INIT_LIST_HEAD(&cache->discard_list);
1921         INIT_LIST_HEAD(&cache->dirty_list);
1922         INIT_LIST_HEAD(&cache->io_list);
1923         INIT_LIST_HEAD(&cache->active_bg_list);
1924         btrfs_init_free_space_ctl(cache, cache->free_space_ctl);
1925         atomic_set(&cache->frozen, 0);
1926         mutex_init(&cache->free_space_lock);
1927         cache->full_stripe_locks_root.root = RB_ROOT;
1928         mutex_init(&cache->full_stripe_locks_root.lock);
1929
1930         return cache;
1931 }
1932
1933 /*
1934  * Iterate all chunks and verify that each of them has the corresponding block
1935  * group
1936  */
1937 static int check_chunk_block_group_mappings(struct btrfs_fs_info *fs_info)
1938 {
1939         struct extent_map_tree *map_tree = &fs_info->mapping_tree;
1940         struct extent_map *em;
1941         struct btrfs_block_group *bg;
1942         u64 start = 0;
1943         int ret = 0;
1944
1945         while (1) {
1946                 read_lock(&map_tree->lock);
1947                 /*
1948                  * lookup_extent_mapping will return the first extent map
1949                  * intersecting the range, so setting @len to 1 is enough to
1950                  * get the first chunk.
1951                  */
1952                 em = lookup_extent_mapping(map_tree, start, 1);
1953                 read_unlock(&map_tree->lock);
1954                 if (!em)
1955                         break;
1956
1957                 bg = btrfs_lookup_block_group(fs_info, em->start);
1958                 if (!bg) {
1959                         btrfs_err(fs_info,
1960         "chunk start=%llu len=%llu doesn't have corresponding block group",
1961                                      em->start, em->len);
1962                         ret = -EUCLEAN;
1963                         free_extent_map(em);
1964                         break;
1965                 }
1966                 if (bg->start != em->start || bg->length != em->len ||
1967                     (bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK) !=
1968                     (em->map_lookup->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK)) {
1969                         btrfs_err(fs_info,
1970 "chunk start=%llu len=%llu flags=0x%llx doesn't match block group start=%llu len=%llu flags=0x%llx",
1971                                 em->start, em->len,
1972                                 em->map_lookup->type & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK,
1973                                 bg->start, bg->length,
1974                                 bg->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_TYPE_MASK);
1975                         ret = -EUCLEAN;
1976                         free_extent_map(em);
1977                         btrfs_put_block_group(bg);
1978                         break;
1979                 }
1980                 start = em->start + em->len;
1981                 free_extent_map(em);
1982                 btrfs_put_block_group(bg);
1983         }
1984         return ret;
1985 }
1986
1987 static int read_one_block_group(struct btrfs_fs_info *info,
1988                                 struct btrfs_block_group_item *bgi,
1989                                 const struct btrfs_key *key,
1990                                 int need_clear)
1991 {
1992         struct btrfs_block_group *cache;
1993         const bool mixed = btrfs_fs_incompat(info, MIXED_GROUPS);
1994         int ret;
1995
1996         ASSERT(key->type == BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY);
1997
1998         cache = btrfs_create_block_group_cache(info, key->objectid);
1999         if (!cache)
2000                 return -ENOMEM;
2001
2002         cache->length = key->offset;
2003         cache->used = btrfs_stack_block_group_used(bgi);
2004         cache->flags = btrfs_stack_block_group_flags(bgi);
2005         cache->global_root_id = btrfs_stack_block_group_chunk_objectid(bgi);
2006
2007         set_free_space_tree_thresholds(cache);
2008
2009         if (need_clear) {
2010                 /*
2011                  * When we mount with old space cache, we need to
2012                  * set BTRFS_DC_CLEAR and set dirty flag.
2013                  *
2014                  * a) Setting 'BTRFS_DC_CLEAR' makes sure that we
2015                  *    truncate the old free space cache inode and
2016                  *    setup a new one.
2017                  * b) Setting 'dirty flag' makes sure that we flush
2018                  *    the new space cache info onto disk.
2019                  */
2020                 if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE))
2021                         cache->disk_cache_state = BTRFS_DC_CLEAR;
2022         }
2023         if (!mixed && ((cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) &&
2024             (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA))) {
2025                         btrfs_err(info,
2026 "bg %llu is a mixed block group but filesystem hasn't enabled mixed block groups",
2027                                   cache->start);
2028                         ret = -EINVAL;
2029                         goto error;
2030         }
2031
2032         ret = btrfs_load_block_group_zone_info(cache, false);
2033         if (ret) {
2034                 btrfs_err(info, "zoned: failed to load zone info of bg %llu",
2035                           cache->start);
2036                 goto error;
2037         }
2038
2039         /*
2040          * We need to exclude the super stripes now so that the space info has
2041          * super bytes accounted for, otherwise we'll think we have more space
2042          * than we actually do.
2043          */
2044         ret = exclude_super_stripes(cache);
2045         if (ret) {
2046                 /* We may have excluded something, so call this just in case. */
2047                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2048                 goto error;
2049         }
2050
2051         /*
2052          * For zoned filesystem, space after the allocation offset is the only
2053          * free space for a block group. So, we don't need any caching work.
2054          * btrfs_calc_zone_unusable() will set the amount of free space and
2055          * zone_unusable space.
2056          *
2057          * For regular filesystem, check for two cases, either we are full, and
2058          * therefore don't need to bother with the caching work since we won't
2059          * find any space, or we are empty, and we can just add all the space
2060          * in and be done with it.  This saves us _a_lot_ of time, particularly
2061          * in the full case.
2062          */
2063         if (btrfs_is_zoned(info)) {
2064                 btrfs_calc_zone_unusable(cache);
2065                 /* Should not have any excluded extents. Just in case, though. */
2066                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2067         } else if (cache->length == cache->used) {
2068                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2069                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2070         } else if (cache->used == 0) {
2071                 cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2072                 add_new_free_space(cache, cache->start,
2073                                    cache->start + cache->length);
2074                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2075         }
2076
2077         ret = btrfs_add_block_group_cache(info, cache);
2078         if (ret) {
2079                 btrfs_remove_free_space_cache(cache);
2080                 goto error;
2081         }
2082         trace_btrfs_add_block_group(info, cache, 0);
2083         btrfs_add_bg_to_space_info(info, cache);
2084
2085         set_avail_alloc_bits(info, cache->flags);
2086         if (btrfs_chunk_writeable(info, cache->start)) {
2087                 if (cache->used == 0) {
2088                         ASSERT(list_empty(&cache->bg_list));
2089                         if (btrfs_test_opt(info, DISCARD_ASYNC))
2090                                 btrfs_discard_queue_work(&info->discard_ctl, cache);
2091                         else
2092                                 btrfs_mark_bg_unused(cache);
2093                 }
2094         } else {
2095                 inc_block_group_ro(cache, 1);
2096         }
2097
2098         return 0;
2099 error:
2100         btrfs_put_block_group(cache);
2101         return ret;
2102 }
2103
2104 static int fill_dummy_bgs(struct btrfs_fs_info *fs_info)
2105 {
2106         struct extent_map_tree *em_tree = &fs_info->mapping_tree;
2107         struct rb_node *node;
2108         int ret = 0;
2109
2110         for (node = rb_first_cached(&em_tree->map); node; node = rb_next(node)) {
2111                 struct extent_map *em;
2112                 struct map_lookup *map;
2113                 struct btrfs_block_group *bg;
2114
2115                 em = rb_entry(node, struct extent_map, rb_node);
2116                 map = em->map_lookup;
2117                 bg = btrfs_create_block_group_cache(fs_info, em->start);
2118                 if (!bg) {
2119                         ret = -ENOMEM;
2120                         break;
2121                 }
2122
2123                 /* Fill dummy cache as FULL */
2124                 bg->length = em->len;
2125                 bg->flags = map->type;
2126                 bg->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2127                 bg->used = em->len;
2128                 bg->flags = map->type;
2129                 ret = btrfs_add_block_group_cache(fs_info, bg);
2130                 /*
2131                  * We may have some valid block group cache added already, in
2132                  * that case we skip to the next one.
2133                  */
2134                 if (ret == -EEXIST) {
2135                         ret = 0;
2136                         btrfs_put_block_group(bg);
2137                         continue;
2138                 }
2139
2140                 if (ret) {
2141                         btrfs_remove_free_space_cache(bg);
2142                         btrfs_put_block_group(bg);
2143                         break;
2144                 }
2145
2146                 btrfs_add_bg_to_space_info(fs_info, bg);
2147
2148                 set_avail_alloc_bits(fs_info, bg->flags);
2149         }
2150         if (!ret)
2151                 btrfs_init_global_block_rsv(fs_info);
2152         return ret;
2153 }
2154
2155 int btrfs_read_block_groups(struct btrfs_fs_info *info)
2156 {
2157         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(info);
2158         struct btrfs_path *path;
2159         int ret;
2160         struct btrfs_block_group *cache;
2161         struct btrfs_space_info *space_info;
2162         struct btrfs_key key;
2163         int need_clear = 0;
2164         u64 cache_gen;
2165
2166         /*
2167          * Either no extent root (with ibadroots rescue option) or we have
2168          * unsupported RO options. The fs can never be mounted read-write, so no
2169          * need to waste time searching block group items.
2170          *
2171          * This also allows new extent tree related changes to be RO compat,
2172          * no need for a full incompat flag.
2173          */
2174         if (!root || (btrfs_super_compat_ro_flags(info->super_copy) &
2175                       ~BTRFS_FEATURE_COMPAT_RO_SUPP))
2176                 return fill_dummy_bgs(info);
2177
2178         key.objectid = 0;
2179         key.offset = 0;
2180         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2181         path = btrfs_alloc_path();
2182         if (!path)
2183                 return -ENOMEM;
2184
2185         cache_gen = btrfs_super_cache_generation(info->super_copy);
2186         if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE) &&
2187             btrfs_super_generation(info->super_copy) != cache_gen)
2188                 need_clear = 1;
2189         if (btrfs_test_opt(info, CLEAR_CACHE))
2190                 need_clear = 1;
2191
2192         while (1) {
2193                 struct btrfs_block_group_item bgi;
2194                 struct extent_buffer *leaf;
2195                 int slot;
2196
2197                 ret = find_first_block_group(info, path, &key);
2198                 if (ret > 0)
2199                         break;
2200                 if (ret != 0)
2201                         goto error;
2202
2203                 leaf = path->nodes[0];
2204                 slot = path->slots[0];
2205
2206                 read_extent_buffer(leaf, &bgi, btrfs_item_ptr_offset(leaf, slot),
2207                                    sizeof(bgi));
2208
2209                 btrfs_item_key_to_cpu(leaf, &key, slot);
2210                 btrfs_release_path(path);
2211                 ret = read_one_block_group(info, &bgi, &key, need_clear);
2212                 if (ret < 0)
2213                         goto error;
2214                 key.objectid += key.offset;
2215                 key.offset = 0;
2216         }
2217         btrfs_release_path(path);
2218
2219         list_for_each_entry(space_info, &info->space_info, list) {
2220                 int i;
2221
2222                 for (i = 0; i < BTRFS_NR_RAID_TYPES; i++) {
2223                         if (list_empty(&space_info->block_groups[i]))
2224                                 continue;
2225                         cache = list_first_entry(&space_info->block_groups[i],
2226                                                  struct btrfs_block_group,
2227                                                  list);
2228                         btrfs_sysfs_add_block_group_type(cache);
2229                 }
2230
2231                 if (!(btrfs_get_alloc_profile(info, space_info->flags) &
2232                       (BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID10 |
2233                        BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID1_MASK |
2234                        BTRFS_BLOCK_GROUP_RAID56_MASK |
2235                        BTRFS_BLOCK_GROUP_DUP)))
2236                         continue;
2237                 /*
2238                  * Avoid allocating from un-mirrored block group if there are
2239                  * mirrored block groups.
2240                  */
2241                 list_for_each_entry(cache,
2242                                 &space_info->block_groups[BTRFS_RAID_RAID0],
2243                                 list)
2244                         inc_block_group_ro(cache, 1);
2245                 list_for_each_entry(cache,
2246                                 &space_info->block_groups[BTRFS_RAID_SINGLE],
2247                                 list)
2248                         inc_block_group_ro(cache, 1);
2249         }
2250
2251         btrfs_init_global_block_rsv(info);
2252         ret = check_chunk_block_group_mappings(info);
2253 error:
2254         btrfs_free_path(path);
2255         /*
2256          * We've hit some error while reading the extent tree, and have
2257          * rescue=ibadroots mount option.
2258          * Try to fill the tree using dummy block groups so that the user can
2259          * continue to mount and grab their data.
2260          */
2261         if (ret && btrfs_test_opt(info, IGNOREBADROOTS))
2262                 ret = fill_dummy_bgs(info);
2263         return ret;
2264 }
2265
2266 /*
2267  * This function, insert_block_group_item(), belongs to the phase 2 of chunk
2268  * allocation.
2269  *
2270  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2271  * phases.
2272  */
2273 static int insert_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
2274                                    struct btrfs_block_group *block_group)
2275 {
2276         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2277         struct btrfs_block_group_item bgi;
2278         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2279         struct btrfs_key key;
2280
2281         spin_lock(&block_group->lock);
2282         btrfs_set_stack_block_group_used(&bgi, block_group->used);
2283         btrfs_set_stack_block_group_chunk_objectid(&bgi,
2284                                                    block_group->global_root_id);
2285         btrfs_set_stack_block_group_flags(&bgi, block_group->flags);
2286         key.objectid = block_group->start;
2287         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2288         key.offset = block_group->length;
2289         spin_unlock(&block_group->lock);
2290
2291         return btrfs_insert_item(trans, root, &key, &bgi, sizeof(bgi));
2292 }
2293
2294 static int insert_dev_extent(struct btrfs_trans_handle *trans,
2295                             struct btrfs_device *device, u64 chunk_offset,
2296                             u64 start, u64 num_bytes)
2297 {
2298         struct btrfs_fs_info *fs_info = device->fs_info;
2299         struct btrfs_root *root = fs_info->dev_root;
2300         struct btrfs_path *path;
2301         struct btrfs_dev_extent *extent;
2302         struct extent_buffer *leaf;
2303         struct btrfs_key key;
2304         int ret;
2305
2306         WARN_ON(!test_bit(BTRFS_DEV_STATE_IN_FS_METADATA, &device->dev_state));
2307         WARN_ON(test_bit(BTRFS_DEV_STATE_REPLACE_TGT, &device->dev_state));
2308         path = btrfs_alloc_path();
2309         if (!path)
2310                 return -ENOMEM;
2311
2312         key.objectid = device->devid;
2313         key.type = BTRFS_DEV_EXTENT_KEY;
2314         key.offset = start;
2315         ret = btrfs_insert_empty_item(trans, root, path, &key, sizeof(*extent));
2316         if (ret)
2317                 goto out;
2318
2319         leaf = path->nodes[0];
2320         extent = btrfs_item_ptr(leaf, path->slots[0], struct btrfs_dev_extent);
2321         btrfs_set_dev_extent_chunk_tree(leaf, extent, BTRFS_CHUNK_TREE_OBJECTID);
2322         btrfs_set_dev_extent_chunk_objectid(leaf, extent,
2323                                             BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID);
2324         btrfs_set_dev_extent_chunk_offset(leaf, extent, chunk_offset);
2325
2326         btrfs_set_dev_extent_length(leaf, extent, num_bytes);
2327         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
2328 out:
2329         btrfs_free_path(path);
2330         return ret;
2331 }
2332
2333 /*
2334  * This function belongs to phase 2.
2335  *
2336  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2337  * phases.
2338  */
2339 static int insert_dev_extents(struct btrfs_trans_handle *trans,
2340                                    u64 chunk_offset, u64 chunk_size)
2341 {
2342         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2343         struct btrfs_device *device;
2344         struct extent_map *em;
2345         struct map_lookup *map;
2346         u64 dev_offset;
2347         u64 stripe_size;
2348         int i;
2349         int ret = 0;
2350
2351         em = btrfs_get_chunk_map(fs_info, chunk_offset, chunk_size);
2352         if (IS_ERR(em))
2353                 return PTR_ERR(em);
2354
2355         map = em->map_lookup;
2356         stripe_size = em->orig_block_len;
2357
2358         /*
2359          * Take the device list mutex to prevent races with the final phase of
2360          * a device replace operation that replaces the device object associated
2361          * with the map's stripes, because the device object's id can change
2362          * at any time during that final phase of the device replace operation
2363          * (dev-replace.c:btrfs_dev_replace_finishing()), so we could grab the
2364          * replaced device and then see it with an ID of BTRFS_DEV_REPLACE_DEVID,
2365          * resulting in persisting a device extent item with such ID.
2366          */
2367         mutex_lock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2368         for (i = 0; i < map->num_stripes; i++) {
2369                 device = map->stripes[i].dev;
2370                 dev_offset = map->stripes[i].physical;
2371
2372                 ret = insert_dev_extent(trans, device, chunk_offset, dev_offset,
2373                                        stripe_size);
2374                 if (ret)
2375                         break;
2376         }
2377         mutex_unlock(&fs_info->fs_devices->device_list_mutex);
2378
2379         free_extent_map(em);
2380         return ret;
2381 }
2382
2383 /*
2384  * This function, btrfs_create_pending_block_groups(), belongs to the phase 2 of
2385  * chunk allocation.
2386  *
2387  * See the comment at btrfs_chunk_alloc() for details about the chunk allocation
2388  * phases.
2389  */
2390 void btrfs_create_pending_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
2391 {
2392         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2393         struct btrfs_block_group *block_group;
2394         int ret = 0;
2395
2396         while (!list_empty(&trans->new_bgs)) {
2397                 int index;
2398
2399                 block_group = list_first_entry(&trans->new_bgs,
2400                                                struct btrfs_block_group,
2401                                                bg_list);
2402                 if (ret)
2403                         goto next;
2404
2405                 index = btrfs_bg_flags_to_raid_index(block_group->flags);
2406
2407                 ret = insert_block_group_item(trans, block_group);
2408                 if (ret)
2409                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2410                 if (!test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_CHUNK_ITEM_INSERTED,
2411                               &block_group->runtime_flags)) {
2412                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2413                         ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, block_group);
2414                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2415                         if (ret)
2416                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2417                 }
2418                 ret = insert_dev_extents(trans, block_group->start,
2419                                          block_group->length);
2420                 if (ret)
2421                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2422                 add_block_group_free_space(trans, block_group);
2423
2424                 /*
2425                  * If we restriped during balance, we may have added a new raid
2426                  * type, so now add the sysfs entries when it is safe to do so.
2427                  * We don't have to worry about locking here as it's handled in
2428                  * btrfs_sysfs_add_block_group_type.
2429                  */
2430                 if (block_group->space_info->block_group_kobjs[index] == NULL)
2431                         btrfs_sysfs_add_block_group_type(block_group);
2432
2433                 /* Already aborted the transaction if it failed. */
2434 next:
2435                 btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1);
2436                 list_del_init(&block_group->bg_list);
2437         }
2438         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
2439 }
2440
2441 /*
2442  * For extent tree v2 we use the block_group_item->chunk_offset to point at our
2443  * global root id.  For v1 it's always set to BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID.
2444  */
2445 static u64 calculate_global_root_id(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 offset)
2446 {
2447         u64 div = SZ_1G;
2448         u64 index;
2449
2450         if (!btrfs_fs_incompat(fs_info, EXTENT_TREE_V2))
2451                 return BTRFS_FIRST_CHUNK_TREE_OBJECTID;
2452
2453         /* If we have a smaller fs index based on 128MiB. */
2454         if (btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy) <= (SZ_1G * 10ULL))
2455                 div = SZ_128M;
2456
2457         offset = div64_u64(offset, div);
2458         div64_u64_rem(offset, fs_info->nr_global_roots, &index);
2459         return index;
2460 }
2461
2462 struct btrfs_block_group *btrfs_make_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
2463                                                  u64 bytes_used, u64 type,
2464                                                  u64 chunk_offset, u64 size)
2465 {
2466         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2467         struct btrfs_block_group *cache;
2468         int ret;
2469
2470         btrfs_set_log_full_commit(trans);
2471
2472         cache = btrfs_create_block_group_cache(fs_info, chunk_offset);
2473         if (!cache)
2474                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2475
2476         cache->length = size;
2477         set_free_space_tree_thresholds(cache);
2478         cache->used = bytes_used;
2479         cache->flags = type;
2480         cache->cached = BTRFS_CACHE_FINISHED;
2481         cache->global_root_id = calculate_global_root_id(fs_info, cache->start);
2482
2483         if (btrfs_fs_compat_ro(fs_info, FREE_SPACE_TREE))
2484                 cache->needs_free_space = 1;
2485
2486         ret = btrfs_load_block_group_zone_info(cache, true);
2487         if (ret) {
2488                 btrfs_put_block_group(cache);
2489                 return ERR_PTR(ret);
2490         }
2491
2492         ret = exclude_super_stripes(cache);
2493         if (ret) {
2494                 /* We may have excluded something, so call this just in case */
2495                 btrfs_free_excluded_extents(cache);
2496                 btrfs_put_block_group(cache);
2497                 return ERR_PTR(ret);
2498         }
2499
2500         add_new_free_space(cache, chunk_offset, chunk_offset + size);
2501
2502         btrfs_free_excluded_extents(cache);
2503
2504         /*
2505          * Ensure the corresponding space_info object is created and
2506          * assigned to our block group. We want our bg to be added to the rbtree
2507          * with its ->space_info set.
2508          */
2509         cache->space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, cache->flags);
2510         ASSERT(cache->space_info);
2511
2512         ret = btrfs_add_block_group_cache(fs_info, cache);
2513         if (ret) {
2514                 btrfs_remove_free_space_cache(cache);
2515                 btrfs_put_block_group(cache);
2516                 return ERR_PTR(ret);
2517         }
2518
2519         /*
2520          * Now that our block group has its ->space_info set and is inserted in
2521          * the rbtree, update the space info's counters.
2522          */
2523         trace_btrfs_add_block_group(fs_info, cache, 1);
2524         btrfs_add_bg_to_space_info(fs_info, cache);
2525         btrfs_update_global_block_rsv(fs_info);
2526
2527 #ifdef CONFIG_BTRFS_DEBUG
2528         if (btrfs_should_fragment_free_space(cache)) {
2529                 u64 new_bytes_used = size - bytes_used;
2530
2531                 cache->space_info->bytes_used += new_bytes_used >> 1;
2532                 fragment_free_space(cache);
2533         }
2534 #endif
2535
2536         list_add_tail(&cache->bg_list, &trans->new_bgs);
2537         trans->delayed_ref_updates++;
2538         btrfs_update_delayed_refs_rsv(trans);
2539
2540         set_avail_alloc_bits(fs_info, type);
2541         return cache;
2542 }
2543
2544 /*
2545  * Mark one block group RO, can be called several times for the same block
2546  * group.
2547  *
2548  * @cache:              the destination block group
2549  * @do_chunk_alloc:     whether need to do chunk pre-allocation, this is to
2550  *                      ensure we still have some free space after marking this
2551  *                      block group RO.
2552  */
2553 int btrfs_inc_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache,
2554                              bool do_chunk_alloc)
2555 {
2556         struct btrfs_fs_info *fs_info = cache->fs_info;
2557         struct btrfs_trans_handle *trans;
2558         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2559         u64 alloc_flags;
2560         int ret;
2561         bool dirty_bg_running;
2562
2563         /*
2564          * This can only happen when we are doing read-only scrub on read-only
2565          * mount.
2566          * In that case we should not start a new transaction on read-only fs.
2567          * Thus here we skip all chunk allocations.
2568          */
2569         if (sb_rdonly(fs_info->sb)) {
2570                 mutex_lock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2571                 ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2572                 mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2573                 return ret;
2574         }
2575
2576         do {
2577                 trans = btrfs_join_transaction(root);
2578                 if (IS_ERR(trans))
2579                         return PTR_ERR(trans);
2580
2581                 dirty_bg_running = false;
2582
2583                 /*
2584                  * We're not allowed to set block groups readonly after the dirty
2585                  * block group cache has started writing.  If it already started,
2586                  * back off and let this transaction commit.
2587                  */
2588                 mutex_lock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2589                 if (test_bit(BTRFS_TRANS_DIRTY_BG_RUN, &trans->transaction->flags)) {
2590                         u64 transid = trans->transid;
2591
2592                         mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2593                         btrfs_end_transaction(trans);
2594
2595                         ret = btrfs_wait_for_commit(fs_info, transid);
2596                         if (ret)
2597                                 return ret;
2598                         dirty_bg_running = true;
2599                 }
2600         } while (dirty_bg_running);
2601
2602         if (do_chunk_alloc) {
2603                 /*
2604                  * If we are changing raid levels, try to allocate a
2605                  * corresponding block group with the new raid level.
2606                  */
2607                 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->flags);
2608                 if (alloc_flags != cache->flags) {
2609                         ret = btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags,
2610                                                 CHUNK_ALLOC_FORCE);
2611                         /*
2612                          * ENOSPC is allowed here, we may have enough space
2613                          * already allocated at the new raid level to carry on
2614                          */
2615                         if (ret == -ENOSPC)
2616                                 ret = 0;
2617                         if (ret < 0)
2618                                 goto out;
2619                 }
2620         }
2621
2622         ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2623         if (!do_chunk_alloc || ret == -ETXTBSY)
2624                 goto unlock_out;
2625         if (!ret)
2626                 goto out;
2627         alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->space_info->flags);
2628         ret = btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags, CHUNK_ALLOC_FORCE);
2629         if (ret < 0)
2630                 goto out;
2631         /*
2632          * We have allocated a new chunk. We also need to activate that chunk to
2633          * grant metadata tickets for zoned filesystem.
2634          */
2635         ret = btrfs_zoned_activate_one_bg(fs_info, cache->space_info, true);
2636         if (ret < 0)
2637                 goto out;
2638
2639         ret = inc_block_group_ro(cache, 0);
2640         if (ret == -ETXTBSY)
2641                 goto unlock_out;
2642 out:
2643         if (cache->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM) {
2644                 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(fs_info, cache->flags);
2645                 mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
2646                 check_system_chunk(trans, alloc_flags);
2647                 mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
2648         }
2649 unlock_out:
2650         mutex_unlock(&fs_info->ro_block_group_mutex);
2651
2652         btrfs_end_transaction(trans);
2653         return ret;
2654 }
2655
2656 void btrfs_dec_block_group_ro(struct btrfs_block_group *cache)
2657 {
2658         struct btrfs_space_info *sinfo = cache->space_info;
2659         u64 num_bytes;
2660
2661         BUG_ON(!cache->ro);
2662
2663         spin_lock(&sinfo->lock);
2664         spin_lock(&cache->lock);
2665         if (!--cache->ro) {
2666                 if (btrfs_is_zoned(cache->fs_info)) {
2667                         /* Migrate zone_unusable bytes back */
2668                         cache->zone_unusable =
2669                                 (cache->alloc_offset - cache->used) +
2670                                 (cache->length - cache->zone_capacity);
2671                         sinfo->bytes_zone_unusable += cache->zone_unusable;
2672                         sinfo->bytes_readonly -= cache->zone_unusable;
2673                 }
2674                 num_bytes = cache->length - cache->reserved -
2675                             cache->pinned - cache->bytes_super -
2676                             cache->zone_unusable - cache->used;
2677                 sinfo->bytes_readonly -= num_bytes;
2678                 list_del_init(&cache->ro_list);
2679         }
2680         spin_unlock(&cache->lock);
2681         spin_unlock(&sinfo->lock);
2682 }
2683
2684 static int update_block_group_item(struct btrfs_trans_handle *trans,
2685                                    struct btrfs_path *path,
2686                                    struct btrfs_block_group *cache)
2687 {
2688         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2689         int ret;
2690         struct btrfs_root *root = btrfs_block_group_root(fs_info);
2691         unsigned long bi;
2692         struct extent_buffer *leaf;
2693         struct btrfs_block_group_item bgi;
2694         struct btrfs_key key;
2695
2696         key.objectid = cache->start;
2697         key.type = BTRFS_BLOCK_GROUP_ITEM_KEY;
2698         key.offset = cache->length;
2699
2700         ret = btrfs_search_slot(trans, root, &key, path, 0, 1);
2701         if (ret) {
2702                 if (ret > 0)
2703                         ret = -ENOENT;
2704                 goto fail;
2705         }
2706
2707         leaf = path->nodes[0];
2708         bi = btrfs_item_ptr_offset(leaf, path->slots[0]);
2709         btrfs_set_stack_block_group_used(&bgi, cache->used);
2710         btrfs_set_stack_block_group_chunk_objectid(&bgi,
2711                                                    cache->global_root_id);
2712         btrfs_set_stack_block_group_flags(&bgi, cache->flags);
2713         write_extent_buffer(leaf, &bgi, bi, sizeof(bgi));
2714         btrfs_mark_buffer_dirty(leaf);
2715 fail:
2716         btrfs_release_path(path);
2717         return ret;
2718
2719 }
2720
2721 static int cache_save_setup(struct btrfs_block_group *block_group,
2722                             struct btrfs_trans_handle *trans,
2723                             struct btrfs_path *path)
2724 {
2725         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
2726         struct btrfs_root *root = fs_info->tree_root;
2727         struct inode *inode = NULL;
2728         struct extent_changeset *data_reserved = NULL;
2729         u64 alloc_hint = 0;
2730         int dcs = BTRFS_DC_ERROR;
2731         u64 cache_size = 0;
2732         int retries = 0;
2733         int ret = 0;
2734
2735         if (!btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
2736                 return 0;
2737
2738         /*
2739          * If this block group is smaller than 100 megs don't bother caching the
2740          * block group.
2741          */
2742         if (block_group->length < (100 * SZ_1M)) {
2743                 spin_lock(&block_group->lock);
2744                 block_group->disk_cache_state = BTRFS_DC_WRITTEN;
2745                 spin_unlock(&block_group->lock);
2746                 return 0;
2747         }
2748
2749         if (TRANS_ABORTED(trans))
2750                 return 0;
2751 again:
2752         inode = lookup_free_space_inode(block_group, path);
2753         if (IS_ERR(inode) && PTR_ERR(inode) != -ENOENT) {
2754                 ret = PTR_ERR(inode);
2755                 btrfs_release_path(path);
2756                 goto out;
2757         }
2758
2759         if (IS_ERR(inode)) {
2760                 BUG_ON(retries);
2761                 retries++;
2762
2763                 if (block_group->ro)
2764                         goto out_free;
2765
2766                 ret = create_free_space_inode(trans, block_group, path);
2767                 if (ret)
2768                         goto out_free;
2769                 goto again;
2770         }
2771
2772         /*
2773          * We want to set the generation to 0, that way if anything goes wrong
2774          * from here on out we know not to trust this cache when we load up next
2775          * time.
2776          */
2777         BTRFS_I(inode)->generation = 0;
2778         ret = btrfs_update_inode(trans, root, BTRFS_I(inode));
2779         if (ret) {
2780                 /*
2781                  * So theoretically we could recover from this, simply set the
2782                  * super cache generation to 0 so we know to invalidate the
2783                  * cache, but then we'd have to keep track of the block groups
2784                  * that fail this way so we know we _have_ to reset this cache
2785                  * before the next commit or risk reading stale cache.  So to
2786                  * limit our exposure to horrible edge cases lets just abort the
2787                  * transaction, this only happens in really bad situations
2788                  * anyway.
2789                  */
2790                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
2791                 goto out_put;
2792         }
2793         WARN_ON(ret);
2794
2795         /* We've already setup this transaction, go ahead and exit */
2796         if (block_group->cache_generation == trans->transid &&
2797             i_size_read(inode)) {
2798                 dcs = BTRFS_DC_SETUP;
2799                 goto out_put;
2800         }
2801
2802         if (i_size_read(inode) > 0) {
2803                 ret = btrfs_check_trunc_cache_free_space(fs_info,
2804                                         &fs_info->global_block_rsv);
2805                 if (ret)
2806                         goto out_put;
2807
2808                 ret = btrfs_truncate_free_space_cache(trans, NULL, inode);
2809                 if (ret)
2810                         goto out_put;
2811         }
2812
2813         spin_lock(&block_group->lock);
2814         if (block_group->cached != BTRFS_CACHE_FINISHED ||
2815             !btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE)) {
2816                 /*
2817                  * don't bother trying to write stuff out _if_
2818                  * a) we're not cached,
2819                  * b) we're with nospace_cache mount option,
2820                  * c) we're with v2 space_cache (FREE_SPACE_TREE).
2821                  */
2822                 dcs = BTRFS_DC_WRITTEN;
2823                 spin_unlock(&block_group->lock);
2824                 goto out_put;
2825         }
2826         spin_unlock(&block_group->lock);
2827
2828         /*
2829          * We hit an ENOSPC when setting up the cache in this transaction, just
2830          * skip doing the setup, we've already cleared the cache so we're safe.
2831          */
2832         if (test_bit(BTRFS_TRANS_CACHE_ENOSPC, &trans->transaction->flags)) {
2833                 ret = -ENOSPC;
2834                 goto out_put;
2835         }
2836
2837         /*
2838          * Try to preallocate enough space based on how big the block group is.
2839          * Keep in mind this has to include any pinned space which could end up
2840          * taking up quite a bit since it's not folded into the other space
2841          * cache.
2842          */
2843         cache_size = div_u64(block_group->length, SZ_256M);
2844         if (!cache_size)
2845                 cache_size = 1;
2846
2847         cache_size *= 16;
2848         cache_size *= fs_info->sectorsize;
2849
2850         ret = btrfs_check_data_free_space(BTRFS_I(inode), &data_reserved, 0,
2851                                           cache_size, false);
2852         if (ret)
2853                 goto out_put;
2854
2855         ret = btrfs_prealloc_file_range_trans(inode, trans, 0, 0, cache_size,
2856                                               cache_size, cache_size,
2857                                               &alloc_hint);
2858         /*
2859          * Our cache requires contiguous chunks so that we don't modify a bunch
2860          * of metadata or split extents when writing the cache out, which means
2861          * we can enospc if we are heavily fragmented in addition to just normal
2862          * out of space conditions.  So if we hit this just skip setting up any
2863          * other block groups for this transaction, maybe we'll unpin enough
2864          * space the next time around.
2865          */
2866         if (!ret)
2867                 dcs = BTRFS_DC_SETUP;
2868         else if (ret == -ENOSPC)
2869                 set_bit(BTRFS_TRANS_CACHE_ENOSPC, &trans->transaction->flags);
2870
2871 out_put:
2872         iput(inode);
2873 out_free:
2874         btrfs_release_path(path);
2875 out:
2876         spin_lock(&block_group->lock);
2877         if (!ret && dcs == BTRFS_DC_SETUP)
2878                 block_group->cache_generation = trans->transid;
2879         block_group->disk_cache_state = dcs;
2880         spin_unlock(&block_group->lock);
2881
2882         extent_changeset_free(data_reserved);
2883         return ret;
2884 }
2885
2886 int btrfs_setup_space_cache(struct btrfs_trans_handle *trans)
2887 {
2888         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2889         struct btrfs_block_group *cache, *tmp;
2890         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
2891         struct btrfs_path *path;
2892
2893         if (list_empty(&cur_trans->dirty_bgs) ||
2894             !btrfs_test_opt(fs_info, SPACE_CACHE))
2895                 return 0;
2896
2897         path = btrfs_alloc_path();
2898         if (!path)
2899                 return -ENOMEM;
2900
2901         /* Could add new block groups, use _safe just in case */
2902         list_for_each_entry_safe(cache, tmp, &cur_trans->dirty_bgs,
2903                                  dirty_list) {
2904                 if (cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_CLEAR)
2905                         cache_save_setup(cache, trans, path);
2906         }
2907
2908         btrfs_free_path(path);
2909         return 0;
2910 }
2911
2912 /*
2913  * Transaction commit does final block group cache writeback during a critical
2914  * section where nothing is allowed to change the FS.  This is required in
2915  * order for the cache to actually match the block group, but can introduce a
2916  * lot of latency into the commit.
2917  *
2918  * So, btrfs_start_dirty_block_groups is here to kick off block group cache IO.
2919  * There's a chance we'll have to redo some of it if the block group changes
2920  * again during the commit, but it greatly reduces the commit latency by
2921  * getting rid of the easy block groups while we're still allowing others to
2922  * join the commit.
2923  */
2924 int btrfs_start_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
2925 {
2926         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
2927         struct btrfs_block_group *cache;
2928         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
2929         int ret = 0;
2930         int should_put;
2931         struct btrfs_path *path = NULL;
2932         LIST_HEAD(dirty);
2933         struct list_head *io = &cur_trans->io_bgs;
2934         int loops = 0;
2935
2936         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
2937         if (list_empty(&cur_trans->dirty_bgs)) {
2938                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
2939                 return 0;
2940         }
2941         list_splice_init(&cur_trans->dirty_bgs, &dirty);
2942         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
2943
2944 again:
2945         /* Make sure all the block groups on our dirty list actually exist */
2946         btrfs_create_pending_block_groups(trans);
2947
2948         if (!path) {
2949                 path = btrfs_alloc_path();
2950                 if (!path) {
2951                         ret = -ENOMEM;
2952                         goto out;
2953                 }
2954         }
2955
2956         /*
2957          * cache_write_mutex is here only to save us from balance or automatic
2958          * removal of empty block groups deleting this block group while we are
2959          * writing out the cache
2960          */
2961         mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
2962         while (!list_empty(&dirty)) {
2963                 bool drop_reserve = true;
2964
2965                 cache = list_first_entry(&dirty, struct btrfs_block_group,
2966                                          dirty_list);
2967                 /*
2968                  * This can happen if something re-dirties a block group that
2969                  * is already under IO.  Just wait for it to finish and then do
2970                  * it all again
2971                  */
2972                 if (!list_empty(&cache->io_list)) {
2973                         list_del_init(&cache->io_list);
2974                         btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
2975                         btrfs_put_block_group(cache);
2976                 }
2977
2978
2979                 /*
2980                  * btrfs_wait_cache_io uses the cache->dirty_list to decide if
2981                  * it should update the cache_state.  Don't delete until after
2982                  * we wait.
2983                  *
2984                  * Since we're not running in the commit critical section
2985                  * we need the dirty_bgs_lock to protect from update_block_group
2986                  */
2987                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
2988                 list_del_init(&cache->dirty_list);
2989                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
2990
2991                 should_put = 1;
2992
2993                 cache_save_setup(cache, trans, path);
2994
2995                 if (cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_SETUP) {
2996                         cache->io_ctl.inode = NULL;
2997                         ret = btrfs_write_out_cache(trans, cache, path);
2998                         if (ret == 0 && cache->io_ctl.inode) {
2999                                 should_put = 0;
3000
3001                                 /*
3002                                  * The cache_write_mutex is protecting the
3003                                  * io_list, also refer to the definition of
3004                                  * btrfs_transaction::io_bgs for more details
3005                                  */
3006                                 list_add_tail(&cache->io_list, io);
3007                         } else {
3008                                 /*
3009                                  * If we failed to write the cache, the
3010                                  * generation will be bad and life goes on
3011                                  */
3012                                 ret = 0;
3013                         }
3014                 }
3015                 if (!ret) {
3016                         ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3017                         /*
3018                          * Our block group might still be attached to the list
3019                          * of new block groups in the transaction handle of some
3020                          * other task (struct btrfs_trans_handle->new_bgs). This
3021                          * means its block group item isn't yet in the extent
3022                          * tree. If this happens ignore the error, as we will
3023                          * try again later in the critical section of the
3024                          * transaction commit.
3025                          */
3026                         if (ret == -ENOENT) {
3027                                 ret = 0;
3028                                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3029                                 if (list_empty(&cache->dirty_list)) {
3030                                         list_add_tail(&cache->dirty_list,
3031                                                       &cur_trans->dirty_bgs);
3032                                         btrfs_get_block_group(cache);
3033                                         drop_reserve = false;
3034                                 }
3035                                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3036                         } else if (ret) {
3037                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3038                         }
3039                 }
3040
3041                 /* If it's not on the io list, we need to put the block group */
3042                 if (should_put)
3043                         btrfs_put_block_group(cache);
3044                 if (drop_reserve)
3045                         btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1);
3046                 /*
3047                  * Avoid blocking other tasks for too long. It might even save
3048                  * us from writing caches for block groups that are going to be
3049                  * removed.
3050                  */
3051                 mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3052                 if (ret)
3053                         goto out;
3054                 mutex_lock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3055         }
3056         mutex_unlock(&trans->transaction->cache_write_mutex);
3057
3058         /*
3059          * Go through delayed refs for all the stuff we've just kicked off
3060          * and then loop back (just once)
3061          */
3062         if (!ret)
3063                 ret = btrfs_run_delayed_refs(trans, 0);
3064         if (!ret && loops == 0) {
3065                 loops++;
3066                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3067                 list_splice_init(&cur_trans->dirty_bgs, &dirty);
3068                 /*
3069                  * dirty_bgs_lock protects us from concurrent block group
3070                  * deletes too (not just cache_write_mutex).
3071                  */
3072                 if (!list_empty(&dirty)) {
3073                         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3074                         goto again;
3075                 }
3076                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3077         }
3078 out:
3079         if (ret < 0) {
3080                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3081                 list_splice_init(&dirty, &cur_trans->dirty_bgs);
3082                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3083                 btrfs_cleanup_dirty_bgs(cur_trans, fs_info);
3084         }
3085
3086         btrfs_free_path(path);
3087         return ret;
3088 }
3089
3090 int btrfs_write_dirty_block_groups(struct btrfs_trans_handle *trans)
3091 {
3092         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3093         struct btrfs_block_group *cache;
3094         struct btrfs_transaction *cur_trans = trans->transaction;
3095         int ret = 0;
3096         int should_put;
3097         struct btrfs_path *path;
3098         struct list_head *io = &cur_trans->io_bgs;
3099
3100         path = btrfs_alloc_path();
3101         if (!path)
3102                 return -ENOMEM;
3103
3104         /*
3105          * Even though we are in the critical section of the transaction commit,
3106          * we can still have concurrent tasks adding elements to this
3107          * transaction's list of dirty block groups. These tasks correspond to
3108          * endio free space workers started when writeback finishes for a
3109          * space cache, which run inode.c:btrfs_finish_ordered_io(), and can
3110          * allocate new block groups as a result of COWing nodes of the root
3111          * tree when updating the free space inode. The writeback for the space
3112          * caches is triggered by an earlier call to
3113          * btrfs_start_dirty_block_groups() and iterations of the following
3114          * loop.
3115          * Also we want to do the cache_save_setup first and then run the
3116          * delayed refs to make sure we have the best chance at doing this all
3117          * in one shot.
3118          */
3119         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3120         while (!list_empty(&cur_trans->dirty_bgs)) {
3121                 cache = list_first_entry(&cur_trans->dirty_bgs,
3122                                          struct btrfs_block_group,
3123                                          dirty_list);
3124
3125                 /*
3126                  * This can happen if cache_save_setup re-dirties a block group
3127                  * that is already under IO.  Just wait for it to finish and
3128                  * then do it all again
3129                  */
3130                 if (!list_empty(&cache->io_list)) {
3131                         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3132                         list_del_init(&cache->io_list);
3133                         btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3134                         btrfs_put_block_group(cache);
3135                         spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3136                 }
3137
3138                 /*
3139                  * Don't remove from the dirty list until after we've waited on
3140                  * any pending IO
3141                  */
3142                 list_del_init(&cache->dirty_list);
3143                 spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3144                 should_put = 1;
3145
3146                 cache_save_setup(cache, trans, path);
3147
3148                 if (!ret)
3149                         ret = btrfs_run_delayed_refs(trans,
3150                                                      (unsigned long) -1);
3151
3152                 if (!ret && cache->disk_cache_state == BTRFS_DC_SETUP) {
3153                         cache->io_ctl.inode = NULL;
3154                         ret = btrfs_write_out_cache(trans, cache, path);
3155                         if (ret == 0 && cache->io_ctl.inode) {
3156                                 should_put = 0;
3157                                 list_add_tail(&cache->io_list, io);
3158                         } else {
3159                                 /*
3160                                  * If we failed to write the cache, the
3161                                  * generation will be bad and life goes on
3162                                  */
3163                                 ret = 0;
3164                         }
3165                 }
3166                 if (!ret) {
3167                         ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3168                         /*
3169                          * One of the free space endio workers might have
3170                          * created a new block group while updating a free space
3171                          * cache's inode (at inode.c:btrfs_finish_ordered_io())
3172                          * and hasn't released its transaction handle yet, in
3173                          * which case the new block group is still attached to
3174                          * its transaction handle and its creation has not
3175                          * finished yet (no block group item in the extent tree
3176                          * yet, etc). If this is the case, wait for all free
3177                          * space endio workers to finish and retry. This is a
3178                          * very rare case so no need for a more efficient and
3179                          * complex approach.
3180                          */
3181                         if (ret == -ENOENT) {
3182                                 wait_event(cur_trans->writer_wait,
3183                                    atomic_read(&cur_trans->num_writers) == 1);
3184                                 ret = update_block_group_item(trans, path, cache);
3185                         }
3186                         if (ret)
3187                                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3188                 }
3189
3190                 /* If its not on the io list, we need to put the block group */
3191                 if (should_put)
3192                         btrfs_put_block_group(cache);
3193                 btrfs_delayed_refs_rsv_release(fs_info, 1);
3194                 spin_lock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3195         }
3196         spin_unlock(&cur_trans->dirty_bgs_lock);
3197
3198         /*
3199          * Refer to the definition of io_bgs member for details why it's safe
3200          * to use it without any locking
3201          */
3202         while (!list_empty(io)) {
3203                 cache = list_first_entry(io, struct btrfs_block_group,
3204                                          io_list);
3205                 list_del_init(&cache->io_list);
3206                 btrfs_wait_cache_io(trans, cache, path);
3207                 btrfs_put_block_group(cache);
3208         }
3209
3210         btrfs_free_path(path);
3211         return ret;
3212 }
3213
3214 static inline bool should_reclaim_block_group(struct btrfs_block_group *bg,
3215                                               u64 bytes_freed)
3216 {
3217         const struct btrfs_space_info *space_info = bg->space_info;
3218         const int reclaim_thresh = READ_ONCE(space_info->bg_reclaim_threshold);
3219         const u64 new_val = bg->used;
3220         const u64 old_val = new_val + bytes_freed;
3221         u64 thresh;
3222
3223         if (reclaim_thresh == 0)
3224                 return false;
3225
3226         thresh = div_factor_fine(bg->length, reclaim_thresh);
3227
3228         /*
3229          * If we were below the threshold before don't reclaim, we are likely a
3230          * brand new block group and we don't want to relocate new block groups.
3231          */
3232         if (old_val < thresh)
3233                 return false;
3234         if (new_val >= thresh)
3235                 return false;
3236         return true;
3237 }
3238
3239 int btrfs_update_block_group(struct btrfs_trans_handle *trans,
3240                              u64 bytenr, u64 num_bytes, bool alloc)
3241 {
3242         struct btrfs_fs_info *info = trans->fs_info;
3243         struct btrfs_block_group *cache = NULL;
3244         u64 total = num_bytes;
3245         u64 old_val;
3246         u64 byte_in_group;
3247         int factor;
3248         int ret = 0;
3249
3250         /* Block accounting for super block */
3251         spin_lock(&info->delalloc_root_lock);
3252         old_val = btrfs_super_bytes_used(info->super_copy);
3253         if (alloc)
3254                 old_val += num_bytes;
3255         else
3256                 old_val -= num_bytes;
3257         btrfs_set_super_bytes_used(info->super_copy, old_val);
3258         spin_unlock(&info->delalloc_root_lock);
3259
3260         while (total) {
3261                 bool reclaim;
3262
3263                 cache = btrfs_lookup_block_group(info, bytenr);
3264                 if (!cache) {
3265                         ret = -ENOENT;
3266                         break;
3267                 }
3268                 factor = btrfs_bg_type_to_factor(cache->flags);
3269
3270                 /*
3271                  * If this block group has free space cache written out, we
3272                  * need to make sure to load it if we are removing space.  This
3273                  * is because we need the unpinning stage to actually add the
3274                  * space back to the block group, otherwise we will leak space.
3275                  */
3276                 if (!alloc && !btrfs_block_group_done(cache))
3277                         btrfs_cache_block_group(cache, true);
3278
3279                 byte_in_group = bytenr - cache->start;
3280                 WARN_ON(byte_in_group > cache->length);
3281
3282                 spin_lock(&cache->space_info->lock);
3283                 spin_lock(&cache->lock);
3284
3285                 if (btrfs_test_opt(info, SPACE_CACHE) &&
3286                     cache->disk_cache_state < BTRFS_DC_CLEAR)
3287                         cache->disk_cache_state = BTRFS_DC_CLEAR;
3288
3289                 old_val = cache->used;
3290                 num_bytes = min(total, cache->length - byte_in_group);
3291                 if (alloc) {
3292                         old_val += num_bytes;
3293                         cache->used = old_val;
3294                         cache->reserved -= num_bytes;
3295                         cache->space_info->bytes_reserved -= num_bytes;
3296                         cache->space_info->bytes_used += num_bytes;
3297                         cache->space_info->disk_used += num_bytes * factor;
3298                         spin_unlock(&cache->lock);
3299                         spin_unlock(&cache->space_info->lock);
3300                 } else {
3301                         old_val -= num_bytes;
3302                         cache->used = old_val;
3303                         cache->pinned += num_bytes;
3304                         btrfs_space_info_update_bytes_pinned(info,
3305                                         cache->space_info, num_bytes);
3306                         cache->space_info->bytes_used -= num_bytes;
3307                         cache->space_info->disk_used -= num_bytes * factor;
3308
3309                         reclaim = should_reclaim_block_group(cache, num_bytes);
3310                         spin_unlock(&cache->lock);
3311                         spin_unlock(&cache->space_info->lock);
3312
3313                         set_extent_dirty(&trans->transaction->pinned_extents,
3314                                          bytenr, bytenr + num_bytes - 1,
3315                                          GFP_NOFS | __GFP_NOFAIL);
3316                 }
3317
3318                 spin_lock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
3319                 if (list_empty(&cache->dirty_list)) {
3320                         list_add_tail(&cache->dirty_list,
3321                                       &trans->transaction->dirty_bgs);
3322                         trans->delayed_ref_updates++;
3323                         btrfs_get_block_group(cache);
3324                 }
3325                 spin_unlock(&trans->transaction->dirty_bgs_lock);
3326
3327                 /*
3328                  * No longer have used bytes in this block group, queue it for
3329                  * deletion. We do this after adding the block group to the
3330                  * dirty list to avoid races between cleaner kthread and space
3331                  * cache writeout.
3332                  */
3333                 if (!alloc && old_val == 0) {
3334                         if (!btrfs_test_opt(info, DISCARD_ASYNC))
3335                                 btrfs_mark_bg_unused(cache);
3336                 } else if (!alloc && reclaim) {
3337                         btrfs_mark_bg_to_reclaim(cache);
3338                 }
3339
3340                 btrfs_put_block_group(cache);
3341                 total -= num_bytes;
3342                 bytenr += num_bytes;
3343         }
3344
3345         /* Modified block groups are accounted for in the delayed_refs_rsv. */
3346         btrfs_update_delayed_refs_rsv(trans);
3347         return ret;
3348 }
3349
3350 /**
3351  * btrfs_add_reserved_bytes - update the block_group and space info counters
3352  * @cache:      The cache we are manipulating
3353  * @ram_bytes:  The number of bytes of file content, and will be same to
3354  *              @num_bytes except for the compress path.
3355  * @num_bytes:  The number of bytes in question
3356  * @delalloc:   The blocks are allocated for the delalloc write
3357  *
3358  * This is called by the allocator when it reserves space. If this is a
3359  * reservation and the block group has become read only we cannot make the
3360  * reservation and return -EAGAIN, otherwise this function always succeeds.
3361  */
3362 int btrfs_add_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
3363                              u64 ram_bytes, u64 num_bytes, int delalloc)
3364 {
3365         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
3366         int ret = 0;
3367
3368         spin_lock(&space_info->lock);
3369         spin_lock(&cache->lock);
3370         if (cache->ro) {
3371                 ret = -EAGAIN;
3372         } else {
3373                 cache->reserved += num_bytes;
3374                 space_info->bytes_reserved += num_bytes;
3375                 trace_btrfs_space_reservation(cache->fs_info, "space_info",
3376                                               space_info->flags, num_bytes, 1);
3377                 btrfs_space_info_update_bytes_may_use(cache->fs_info,
3378                                                       space_info, -ram_bytes);
3379                 if (delalloc)
3380                         cache->delalloc_bytes += num_bytes;
3381
3382                 /*
3383                  * Compression can use less space than we reserved, so wake
3384                  * tickets if that happens
3385                  */
3386                 if (num_bytes < ram_bytes)
3387                         btrfs_try_granting_tickets(cache->fs_info, space_info);
3388         }
3389         spin_unlock(&cache->lock);
3390         spin_unlock(&space_info->lock);
3391         return ret;
3392 }
3393
3394 /**
3395  * btrfs_free_reserved_bytes - update the block_group and space info counters
3396  * @cache:      The cache we are manipulating
3397  * @num_bytes:  The number of bytes in question
3398  * @delalloc:   The blocks are allocated for the delalloc write
3399  *
3400  * This is called by somebody who is freeing space that was never actually used
3401  * on disk.  For example if you reserve some space for a new leaf in transaction
3402  * A and before transaction A commits you free that leaf, you call this with
3403  * reserve set to 0 in order to clear the reservation.
3404  */
3405 void btrfs_free_reserved_bytes(struct btrfs_block_group *cache,
3406                                u64 num_bytes, int delalloc)
3407 {
3408         struct btrfs_space_info *space_info = cache->space_info;
3409
3410         spin_lock(&space_info->lock);
3411         spin_lock(&cache->lock);
3412         if (cache->ro)
3413                 space_info->bytes_readonly += num_bytes;
3414         cache->reserved -= num_bytes;
3415         space_info->bytes_reserved -= num_bytes;
3416         space_info->max_extent_size = 0;
3417
3418         if (delalloc)
3419                 cache->delalloc_bytes -= num_bytes;
3420         spin_unlock(&cache->lock);
3421
3422         btrfs_try_granting_tickets(cache->fs_info, space_info);
3423         spin_unlock(&space_info->lock);
3424 }
3425
3426 static void force_metadata_allocation(struct btrfs_fs_info *info)
3427 {
3428         struct list_head *head = &info->space_info;
3429         struct btrfs_space_info *found;
3430
3431         list_for_each_entry(found, head, list) {
3432                 if (found->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA)
3433                         found->force_alloc = CHUNK_ALLOC_FORCE;
3434         }
3435 }
3436
3437 static int should_alloc_chunk(struct btrfs_fs_info *fs_info,
3438                               struct btrfs_space_info *sinfo, int force)
3439 {
3440         u64 bytes_used = btrfs_space_info_used(sinfo, false);
3441         u64 thresh;
3442
3443         if (force == CHUNK_ALLOC_FORCE)
3444                 return 1;
3445
3446         /*
3447          * in limited mode, we want to have some free space up to
3448          * about 1% of the FS size.
3449          */
3450         if (force == CHUNK_ALLOC_LIMITED) {
3451                 thresh = btrfs_super_total_bytes(fs_info->super_copy);
3452                 thresh = max_t(u64, SZ_64M, div_factor_fine(thresh, 1));
3453
3454                 if (sinfo->total_bytes - bytes_used < thresh)
3455                         return 1;
3456         }
3457
3458         if (bytes_used + SZ_2M < div_factor(sinfo->total_bytes, 8))
3459                 return 0;
3460         return 1;
3461 }
3462
3463 int btrfs_force_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type)
3464 {
3465         u64 alloc_flags = btrfs_get_alloc_profile(trans->fs_info, type);
3466
3467         return btrfs_chunk_alloc(trans, alloc_flags, CHUNK_ALLOC_FORCE);
3468 }
3469
3470 static struct btrfs_block_group *do_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags)
3471 {
3472         struct btrfs_block_group *bg;
3473         int ret;
3474
3475         /*
3476          * Check if we have enough space in the system space info because we
3477          * will need to update device items in the chunk btree and insert a new
3478          * chunk item in the chunk btree as well. This will allocate a new
3479          * system block group if needed.
3480          */
3481         check_system_chunk(trans, flags);
3482
3483         bg = btrfs_create_chunk(trans, flags);
3484         if (IS_ERR(bg)) {
3485                 ret = PTR_ERR(bg);
3486                 goto out;
3487         }
3488
3489         ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3490         /*
3491          * Normally we are not expected to fail with -ENOSPC here, since we have
3492          * previously reserved space in the system space_info and allocated one
3493          * new system chunk if necessary. However there are three exceptions:
3494          *
3495          * 1) We may have enough free space in the system space_info but all the
3496          *    existing system block groups have a profile which can not be used
3497          *    for extent allocation.
3498          *
3499          *    This happens when mounting in degraded mode. For example we have a
3500          *    RAID1 filesystem with 2 devices, lose one device and mount the fs
3501          *    using the other device in degraded mode. If we then allocate a chunk,
3502          *    we may have enough free space in the existing system space_info, but
3503          *    none of the block groups can be used for extent allocation since they
3504          *    have a RAID1 profile, and because we are in degraded mode with a
3505          *    single device, we are forced to allocate a new system chunk with a
3506          *    SINGLE profile. Making check_system_chunk() iterate over all system
3507          *    block groups and check if they have a usable profile and enough space
3508          *    can be slow on very large filesystems, so we tolerate the -ENOSPC and
3509          *    try again after forcing allocation of a new system chunk. Like this
3510          *    we avoid paying the cost of that search in normal circumstances, when
3511          *    we were not mounted in degraded mode;
3512          *
3513          * 2) We had enough free space info the system space_info, and one suitable
3514          *    block group to allocate from when we called check_system_chunk()
3515          *    above. However right after we called it, the only system block group
3516          *    with enough free space got turned into RO mode by a running scrub,
3517          *    and in this case we have to allocate a new one and retry. We only
3518          *    need do this allocate and retry once, since we have a transaction
3519          *    handle and scrub uses the commit root to search for block groups;
3520          *
3521          * 3) We had one system block group with enough free space when we called
3522          *    check_system_chunk(), but after that, right before we tried to
3523          *    allocate the last extent buffer we needed, a discard operation came
3524          *    in and it temporarily removed the last free space entry from the
3525          *    block group (discard removes a free space entry, discards it, and
3526          *    then adds back the entry to the block group cache).
3527          */
3528         if (ret == -ENOSPC) {
3529                 const u64 sys_flags = btrfs_system_alloc_profile(trans->fs_info);
3530                 struct btrfs_block_group *sys_bg;
3531
3532                 sys_bg = btrfs_create_chunk(trans, sys_flags);
3533                 if (IS_ERR(sys_bg)) {
3534                         ret = PTR_ERR(sys_bg);
3535                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3536                         goto out;
3537                 }
3538
3539                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, sys_bg);
3540                 if (ret) {
3541                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3542                         goto out;
3543                 }
3544
3545                 ret = btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3546                 if (ret) {
3547                         btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3548                         goto out;
3549                 }
3550         } else if (ret) {
3551                 btrfs_abort_transaction(trans, ret);
3552                 goto out;
3553         }
3554 out:
3555         btrfs_trans_release_chunk_metadata(trans);
3556
3557         if (ret)
3558                 return ERR_PTR(ret);
3559
3560         btrfs_get_block_group(bg);
3561         return bg;
3562 }
3563
3564 /*
3565  * Chunk allocation is done in 2 phases:
3566  *
3567  * 1) Phase 1 - through btrfs_chunk_alloc() we allocate device extents for
3568  *    the chunk, the chunk mapping, create its block group and add the items
3569  *    that belong in the chunk btree to it - more specifically, we need to
3570  *    update device items in the chunk btree and add a new chunk item to it.
3571  *
3572  * 2) Phase 2 - through btrfs_create_pending_block_groups(), we add the block
3573  *    group item to the extent btree and the device extent items to the devices
3574  *    btree.
3575  *
3576  * This is done to prevent deadlocks. For example when COWing a node from the
3577  * extent btree we are holding a write lock on the node's parent and if we
3578  * trigger chunk allocation and attempted to insert the new block group item
3579  * in the extent btree right way, we could deadlock because the path for the
3580  * insertion can include that parent node. At first glance it seems impossible
3581  * to trigger chunk allocation after starting a transaction since tasks should
3582  * reserve enough transaction units (metadata space), however while that is true
3583  * most of the time, chunk allocation may still be triggered for several reasons:
3584  *
3585  * 1) When reserving metadata, we check if there is enough free space in the
3586  *    metadata space_info and therefore don't trigger allocation of a new chunk.
3587  *    However later when the task actually tries to COW an extent buffer from
3588  *    the extent btree or from the device btree for example, it is forced to
3589  *    allocate a new block group (chunk) because the only one that had enough
3590  *    free space was just turned to RO mode by a running scrub for example (or
3591  *    device replace, block group reclaim thread, etc), so we can not use it
3592  *    for allocating an extent and end up being forced to allocate a new one;
3593  *
3594  * 2) Because we only check that the metadata space_info has enough free bytes,
3595  *    we end up not allocating a new metadata chunk in that case. However if
3596  *    the filesystem was mounted in degraded mode, none of the existing block
3597  *    groups might be suitable for extent allocation due to their incompatible
3598  *    profile (for e.g. mounting a 2 devices filesystem, where all block groups
3599  *    use a RAID1 profile, in degraded mode using a single device). In this case
3600  *    when the task attempts to COW some extent buffer of the extent btree for
3601  *    example, it will trigger allocation of a new metadata block group with a
3602  *    suitable profile (SINGLE profile in the example of the degraded mount of
3603  *    the RAID1 filesystem);
3604  *
3605  * 3) The task has reserved enough transaction units / metadata space, but when
3606  *    it attempts to COW an extent buffer from the extent or device btree for
3607  *    example, it does not find any free extent in any metadata block group,
3608  *    therefore forced to try to allocate a new metadata block group.
3609  *    This is because some other task allocated all available extents in the
3610  *    meanwhile - this typically happens with tasks that don't reserve space
3611  *    properly, either intentionally or as a bug. One example where this is
3612  *    done intentionally is fsync, as it does not reserve any transaction units
3613  *    and ends up allocating a variable number of metadata extents for log
3614  *    tree extent buffers;
3615  *
3616  * 4) The task has reserved enough transaction units / metadata space, but right
3617  *    before it tries to allocate the last extent buffer it needs, a discard
3618  *    operation comes in and, temporarily, removes the last free space entry from
3619  *    the only metadata block group that had free space (discard starts by
3620  *    removing a free space entry from a block group, then does the discard
3621  *    operation and, once it's done, it adds back the free space entry to the
3622  *    block group).
3623  *
3624  * We also need this 2 phases setup when adding a device to a filesystem with
3625  * a seed device - we must create new metadata and system chunks without adding
3626  * any of the block group items to the chunk, extent and device btrees. If we
3627  * did not do it this way, we would get ENOSPC when attempting to update those
3628  * btrees, since all the chunks from the seed device are read-only.
3629  *
3630  * Phase 1 does the updates and insertions to the chunk btree because if we had
3631  * it done in phase 2 and have a thundering herd of tasks allocating chunks in
3632  * parallel, we risk having too many system chunks allocated by many tasks if
3633  * many tasks reach phase 1 without the previous ones completing phase 2. In the
3634  * extreme case this leads to exhaustion of the system chunk array in the
3635  * superblock. This is easier to trigger if using a btree node/leaf size of 64K
3636  * and with RAID filesystems (so we have more device items in the chunk btree).
3637  * This has happened before and commit eafa4fd0ad0607 ("btrfs: fix exhaustion of
3638  * the system chunk array due to concurrent allocations") provides more details.
3639  *
3640  * Allocation of system chunks does not happen through this function. A task that
3641  * needs to update the chunk btree (the only btree that uses system chunks), must
3642  * preallocate chunk space by calling either check_system_chunk() or
3643  * btrfs_reserve_chunk_metadata() - the former is used when allocating a data or
3644  * metadata chunk or when removing a chunk, while the later is used before doing
3645  * a modification to the chunk btree - use cases for the later are adding,
3646  * removing and resizing a device as well as relocation of a system chunk.
3647  * See the comment below for more details.
3648  *
3649  * The reservation of system space, done through check_system_chunk(), as well
3650  * as all the updates and insertions into the chunk btree must be done while
3651  * holding fs_info->chunk_mutex. This is important to guarantee that while COWing
3652  * an extent buffer from the chunks btree we never trigger allocation of a new
3653  * system chunk, which would result in a deadlock (trying to lock twice an
3654  * extent buffer of the chunk btree, first time before triggering the chunk
3655  * allocation and the second time during chunk allocation while attempting to
3656  * update the chunks btree). The system chunk array is also updated while holding
3657  * that mutex. The same logic applies to removing chunks - we must reserve system
3658  * space, update the chunk btree and the system chunk array in the superblock
3659  * while holding fs_info->chunk_mutex.
3660  *
3661  * This function, btrfs_chunk_alloc(), belongs to phase 1.
3662  *
3663  * If @force is CHUNK_ALLOC_FORCE:
3664  *    - return 1 if it successfully allocates a chunk,
3665  *    - return errors including -ENOSPC otherwise.
3666  * If @force is NOT CHUNK_ALLOC_FORCE:
3667  *    - return 0 if it doesn't need to allocate a new chunk,
3668  *    - return 1 if it successfully allocates a chunk,
3669  *    - return errors including -ENOSPC otherwise.
3670  */
3671 int btrfs_chunk_alloc(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 flags,
3672                       enum btrfs_chunk_alloc_enum force)
3673 {
3674         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3675         struct btrfs_space_info *space_info;
3676         struct btrfs_block_group *ret_bg;
3677         bool wait_for_alloc = false;
3678         bool should_alloc = false;
3679         bool from_extent_allocation = false;
3680         int ret = 0;
3681
3682         if (force == CHUNK_ALLOC_FORCE_FOR_EXTENT) {
3683                 from_extent_allocation = true;
3684                 force = CHUNK_ALLOC_FORCE;
3685         }
3686
3687         /* Don't re-enter if we're already allocating a chunk */
3688         if (trans->allocating_chunk)
3689                 return -ENOSPC;
3690         /*
3691          * Allocation of system chunks can not happen through this path, as we
3692          * could end up in a deadlock if we are allocating a data or metadata
3693          * chunk and there is another task modifying the chunk btree.
3694          *
3695          * This is because while we are holding the chunk mutex, we will attempt
3696          * to add the new chunk item to the chunk btree or update an existing
3697          * device item in the chunk btree, while the other task that is modifying
3698          * the chunk btree is attempting to COW an extent buffer while holding a
3699          * lock on it and on its parent - if the COW operation triggers a system
3700          * chunk allocation, then we can deadlock because we are holding the
3701          * chunk mutex and we may need to access that extent buffer or its parent
3702          * in order to add the chunk item or update a device item.
3703          *
3704          * Tasks that want to modify the chunk tree should reserve system space
3705          * before updating the chunk btree, by calling either
3706          * btrfs_reserve_chunk_metadata() or check_system_chunk().
3707          * It's possible that after a task reserves the space, it still ends up
3708          * here - this happens in the cases described above at do_chunk_alloc().
3709          * The task will have to either retry or fail.
3710          */
3711         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM)
3712                 return -ENOSPC;
3713
3714         space_info = btrfs_find_space_info(fs_info, flags);
3715         ASSERT(space_info);
3716
3717         do {
3718                 spin_lock(&space_info->lock);
3719                 if (force < space_info->force_alloc)
3720                         force = space_info->force_alloc;
3721                 should_alloc = should_alloc_chunk(fs_info, space_info, force);
3722                 if (space_info->full) {
3723                         /* No more free physical space */
3724                         if (should_alloc)
3725                                 ret = -ENOSPC;
3726                         else
3727                                 ret = 0;
3728                         spin_unlock(&space_info->lock);
3729                         return ret;
3730                 } else if (!should_alloc) {
3731                         spin_unlock(&space_info->lock);
3732                         return 0;
3733                 } else if (space_info->chunk_alloc) {
3734                         /*
3735                          * Someone is already allocating, so we need to block
3736                          * until this someone is finished and then loop to
3737                          * recheck if we should continue with our allocation
3738                          * attempt.
3739                          */
3740                         wait_for_alloc = true;
3741                         force = CHUNK_ALLOC_NO_FORCE;
3742                         spin_unlock(&space_info->lock);
3743                         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
3744                         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3745                 } else {
3746                         /* Proceed with allocation */
3747                         space_info->chunk_alloc = 1;
3748                         wait_for_alloc = false;
3749                         spin_unlock(&space_info->lock);
3750                 }
3751
3752                 cond_resched();
3753         } while (wait_for_alloc);
3754
3755         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
3756         trans->allocating_chunk = true;
3757
3758         /*
3759          * If we have mixed data/metadata chunks we want to make sure we keep
3760          * allocating mixed chunks instead of individual chunks.
3761          */
3762         if (btrfs_mixed_space_info(space_info))
3763                 flags |= (BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA | BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA);
3764
3765         /*
3766          * if we're doing a data chunk, go ahead and make sure that
3767          * we keep a reasonable number of metadata chunks allocated in the
3768          * FS as well.
3769          */
3770         if (flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_DATA && fs_info->metadata_ratio) {
3771                 fs_info->data_chunk_allocations++;
3772                 if (!(fs_info->data_chunk_allocations %
3773                       fs_info->metadata_ratio))
3774                         force_metadata_allocation(fs_info);
3775         }
3776
3777         ret_bg = do_chunk_alloc(trans, flags);
3778         trans->allocating_chunk = false;
3779
3780         if (IS_ERR(ret_bg)) {
3781                 ret = PTR_ERR(ret_bg);
3782         } else if (from_extent_allocation) {
3783                 /*
3784                  * New block group is likely to be used soon. Try to activate
3785                  * it now. Failure is OK for now.
3786                  */
3787                 btrfs_zone_activate(ret_bg);
3788         }
3789
3790         if (!ret)
3791                 btrfs_put_block_group(ret_bg);
3792
3793         spin_lock(&space_info->lock);
3794         if (ret < 0) {
3795                 if (ret == -ENOSPC)
3796                         space_info->full = 1;
3797                 else
3798                         goto out;
3799         } else {
3800                 ret = 1;
3801                 space_info->max_extent_size = 0;
3802         }
3803
3804         space_info->force_alloc = CHUNK_ALLOC_NO_FORCE;
3805 out:
3806         space_info->chunk_alloc = 0;
3807         spin_unlock(&space_info->lock);
3808         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3809
3810         return ret;
3811 }
3812
3813 static u64 get_profile_num_devs(struct btrfs_fs_info *fs_info, u64 type)
3814 {
3815         u64 num_dev;
3816
3817         num_dev = btrfs_raid_array[btrfs_bg_flags_to_raid_index(type)].devs_max;
3818         if (!num_dev)
3819                 num_dev = fs_info->fs_devices->rw_devices;
3820
3821         return num_dev;
3822 }
3823
3824 static void reserve_chunk_space(struct btrfs_trans_handle *trans,
3825                                 u64 bytes,
3826                                 u64 type)
3827 {
3828         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3829         struct btrfs_space_info *info;
3830         u64 left;
3831         int ret = 0;
3832
3833         /*
3834          * Needed because we can end up allocating a system chunk and for an
3835          * atomic and race free space reservation in the chunk block reserve.
3836          */
3837         lockdep_assert_held(&fs_info->chunk_mutex);
3838
3839         info = btrfs_find_space_info(fs_info, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
3840         spin_lock(&info->lock);
3841         left = info->total_bytes - btrfs_space_info_used(info, true);
3842         spin_unlock(&info->lock);
3843
3844         if (left < bytes && btrfs_test_opt(fs_info, ENOSPC_DEBUG)) {
3845                 btrfs_info(fs_info, "left=%llu, need=%llu, flags=%llu",
3846                            left, bytes, type);
3847                 btrfs_dump_space_info(fs_info, info, 0, 0);
3848         }
3849
3850         if (left < bytes) {
3851                 u64 flags = btrfs_system_alloc_profile(fs_info);
3852                 struct btrfs_block_group *bg;
3853
3854                 /*
3855                  * Ignore failure to create system chunk. We might end up not
3856                  * needing it, as we might not need to COW all nodes/leafs from
3857                  * the paths we visit in the chunk tree (they were already COWed
3858                  * or created in the current transaction for example).
3859                  */
3860                 bg = btrfs_create_chunk(trans, flags);
3861                 if (IS_ERR(bg)) {
3862                         ret = PTR_ERR(bg);
3863                 } else {
3864                         /*
3865                          * We have a new chunk. We also need to activate it for
3866                          * zoned filesystem.
3867                          */
3868                         ret = btrfs_zoned_activate_one_bg(fs_info, info, true);
3869                         if (ret < 0)
3870                                 return;
3871
3872                         /*
3873                          * If we fail to add the chunk item here, we end up
3874                          * trying again at phase 2 of chunk allocation, at
3875                          * btrfs_create_pending_block_groups(). So ignore
3876                          * any error here. An ENOSPC here could happen, due to
3877                          * the cases described at do_chunk_alloc() - the system
3878                          * block group we just created was just turned into RO
3879                          * mode by a scrub for example, or a running discard
3880                          * temporarily removed its free space entries, etc.
3881                          */
3882                         btrfs_chunk_alloc_add_chunk_item(trans, bg);
3883                 }
3884         }
3885
3886         if (!ret) {
3887                 ret = btrfs_block_rsv_add(fs_info,
3888                                           &fs_info->chunk_block_rsv,
3889                                           bytes, BTRFS_RESERVE_NO_FLUSH);
3890                 if (!ret)
3891                         trans->chunk_bytes_reserved += bytes;
3892         }
3893 }
3894
3895 /*
3896  * Reserve space in the system space for allocating or removing a chunk.
3897  * The caller must be holding fs_info->chunk_mutex.
3898  */
3899 void check_system_chunk(struct btrfs_trans_handle *trans, u64 type)
3900 {
3901         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3902         const u64 num_devs = get_profile_num_devs(fs_info, type);
3903         u64 bytes;
3904
3905         /* num_devs device items to update and 1 chunk item to add or remove. */
3906         bytes = btrfs_calc_metadata_size(fs_info, num_devs) +
3907                 btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
3908
3909         reserve_chunk_space(trans, bytes, type);
3910 }
3911
3912 /*
3913  * Reserve space in the system space, if needed, for doing a modification to the
3914  * chunk btree.
3915  *
3916  * @trans:              A transaction handle.
3917  * @is_item_insertion:  Indicate if the modification is for inserting a new item
3918  *                      in the chunk btree or if it's for the deletion or update
3919  *                      of an existing item.
3920  *
3921  * This is used in a context where we need to update the chunk btree outside
3922  * block group allocation and removal, to avoid a deadlock with a concurrent
3923  * task that is allocating a metadata or data block group and therefore needs to
3924  * update the chunk btree while holding the chunk mutex. After the update to the
3925  * chunk btree is done, btrfs_trans_release_chunk_metadata() should be called.
3926  *
3927  */
3928 void btrfs_reserve_chunk_metadata(struct btrfs_trans_handle *trans,
3929                                   bool is_item_insertion)
3930 {
3931         struct btrfs_fs_info *fs_info = trans->fs_info;
3932         u64 bytes;
3933
3934         if (is_item_insertion)
3935                 bytes = btrfs_calc_insert_metadata_size(fs_info, 1);
3936         else
3937                 bytes = btrfs_calc_metadata_size(fs_info, 1);
3938
3939         mutex_lock(&fs_info->chunk_mutex);
3940         reserve_chunk_space(trans, bytes, BTRFS_BLOCK_GROUP_SYSTEM);
3941         mutex_unlock(&fs_info->chunk_mutex);
3942 }
3943
3944 void btrfs_put_block_group_cache(struct btrfs_fs_info *info)
3945 {
3946         struct btrfs_block_group *block_group;
3947
3948         block_group = btrfs_lookup_first_block_group(info, 0);
3949         while (block_group) {
3950                 btrfs_wait_block_group_cache_done(block_group);
3951                 spin_lock(&block_group->lock);
3952                 if (test_and_clear_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_IREF,
3953                                        &block_group->runtime_flags)) {
3954                         struct inode *inode = block_group->inode;
3955
3956                         block_group->inode = NULL;
3957                         spin_unlock(&block_group->lock);
3958
3959                         ASSERT(block_group->io_ctl.inode == NULL);
3960                         iput(inode);
3961                 } else {
3962                         spin_unlock(&block_group->lock);
3963                 }
3964                 block_group = btrfs_next_block_group(block_group);
3965         }
3966 }
3967
3968 /*
3969  * Must be called only after stopping all workers, since we could have block
3970  * group caching kthreads running, and therefore they could race with us if we
3971  * freed the block groups before stopping them.
3972  */
3973 int btrfs_free_block_groups(struct btrfs_fs_info *info)
3974 {
3975         struct btrfs_block_group *block_group;
3976         struct btrfs_space_info *space_info;
3977         struct btrfs_caching_control *caching_ctl;
3978         struct rb_node *n;
3979
3980         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
3981         while (!list_empty(&info->caching_block_groups)) {
3982                 caching_ctl = list_entry(info->caching_block_groups.next,
3983                                          struct btrfs_caching_control, list);
3984                 list_del(&caching_ctl->list);
3985                 btrfs_put_caching_control(caching_ctl);
3986         }
3987         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
3988
3989         spin_lock(&info->unused_bgs_lock);
3990         while (!list_empty(&info->unused_bgs)) {
3991                 block_group = list_first_entry(&info->unused_bgs,
3992                                                struct btrfs_block_group,
3993                                                bg_list);
3994                 list_del_init(&block_group->bg_list);
3995                 btrfs_put_block_group(block_group);
3996         }
3997
3998         while (!list_empty(&info->reclaim_bgs)) {
3999                 block_group = list_first_entry(&info->reclaim_bgs,
4000                                                struct btrfs_block_group,
4001                                                bg_list);
4002                 list_del_init(&block_group->bg_list);
4003                 btrfs_put_block_group(block_group);
4004         }
4005         spin_unlock(&info->unused_bgs_lock);
4006
4007         spin_lock(&info->zone_active_bgs_lock);
4008         while (!list_empty(&info->zone_active_bgs)) {
4009                 block_group = list_first_entry(&info->zone_active_bgs,
4010                                                struct btrfs_block_group,
4011                                                active_bg_list);
4012                 list_del_init(&block_group->active_bg_list);
4013                 btrfs_put_block_group(block_group);
4014         }
4015         spin_unlock(&info->zone_active_bgs_lock);
4016
4017         write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4018         while ((n = rb_last(&info->block_group_cache_tree.rb_root)) != NULL) {
4019                 block_group = rb_entry(n, struct btrfs_block_group,
4020                                        cache_node);
4021                 rb_erase_cached(&block_group->cache_node,
4022                                 &info->block_group_cache_tree);
4023                 RB_CLEAR_NODE(&block_group->cache_node);
4024                 write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4025
4026                 down_write(&block_group->space_info->groups_sem);
4027                 list_del(&block_group->list);
4028                 up_write(&block_group->space_info->groups_sem);
4029
4030                 /*
4031                  * We haven't cached this block group, which means we could
4032                  * possibly have excluded extents on this block group.
4033                  */
4034                 if (block_group->cached == BTRFS_CACHE_NO ||
4035                     block_group->cached == BTRFS_CACHE_ERROR)
4036                         btrfs_free_excluded_extents(block_group);
4037
4038                 btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
4039                 ASSERT(block_group->cached != BTRFS_CACHE_STARTED);
4040                 ASSERT(list_empty(&block_group->dirty_list));
4041                 ASSERT(list_empty(&block_group->io_list));
4042                 ASSERT(list_empty(&block_group->bg_list));
4043                 ASSERT(refcount_read(&block_group->refs) == 1);
4044                 ASSERT(block_group->swap_extents == 0);
4045                 btrfs_put_block_group(block_group);
4046
4047                 write_lock(&info->block_group_cache_lock);
4048         }
4049         write_unlock(&info->block_group_cache_lock);
4050
4051         btrfs_release_global_block_rsv(info);
4052
4053         while (!list_empty(&info->space_info)) {
4054                 space_info = list_entry(info->space_info.next,
4055                                         struct btrfs_space_info,
4056                                         list);
4057
4058                 /*
4059                  * Do not hide this behind enospc_debug, this is actually
4060                  * important and indicates a real bug if this happens.
4061                  */
4062                 if (WARN_ON(space_info->bytes_pinned > 0 ||
4063                             space_info->bytes_may_use > 0))
4064                         btrfs_dump_space_info(info, space_info, 0, 0);
4065
4066                 /*
4067                  * If there was a failure to cleanup a log tree, very likely due
4068                  * to an IO failure on a writeback attempt of one or more of its
4069                  * extent buffers, we could not do proper (and cheap) unaccounting
4070                  * of their reserved space, so don't warn on bytes_reserved > 0 in
4071                  * that case.
4072                  */
4073                 if (!(space_info->flags & BTRFS_BLOCK_GROUP_METADATA) ||
4074                     !BTRFS_FS_LOG_CLEANUP_ERROR(info)) {
4075                         if (WARN_ON(space_info->bytes_reserved > 0))
4076                                 btrfs_dump_space_info(info, space_info, 0, 0);
4077                 }
4078
4079                 WARN_ON(space_info->reclaim_size > 0);
4080                 list_del(&space_info->list);
4081                 btrfs_sysfs_remove_space_info(space_info);
4082         }
4083         return 0;
4084 }
4085
4086 void btrfs_freeze_block_group(struct btrfs_block_group *cache)
4087 {
4088         atomic_inc(&cache->frozen);
4089 }
4090
4091 void btrfs_unfreeze_block_group(struct btrfs_block_group *block_group)
4092 {
4093         struct btrfs_fs_info *fs_info = block_group->fs_info;
4094         struct extent_map_tree *em_tree;
4095         struct extent_map *em;
4096         bool cleanup;
4097
4098         spin_lock(&block_group->lock);
4099         cleanup = (atomic_dec_and_test(&block_group->frozen) &&
4100                    test_bit(BLOCK_GROUP_FLAG_REMOVED, &block_group->runtime_flags));
4101         spin_unlock(&block_group->lock);
4102
4103         if (cleanup) {
4104                 em_tree = &fs_info->mapping_tree;
4105                 write_lock(&em_tree->lock);
4106                 em = lookup_extent_mapping(em_tree, block_group->start,
4107                                            1);
4108                 BUG_ON(!em); /* logic error, can't happen */
4109                 remove_extent_mapping(em_tree, em);
4110                 write_unlock(&em_tree->lock);
4111
4112                 /* once for us and once for the tree */
4113                 free_extent_map(em);
4114                 free_extent_map(em);
4115
4116                 /*
4117                  * We may have left one free space entry and other possible
4118                  * tasks trimming this block group have left 1 entry each one.
4119                  * Free them if any.
4120                  */
4121                 btrfs_remove_free_space_cache(block_group);
4122         }
4123 }
4124
4125 bool btrfs_inc_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg)
4126 {
4127         bool ret = true;
4128
4129         spin_lock(&bg->lock);
4130         if (bg->ro)
4131                 ret = false;
4132         else
4133                 bg->swap_extents++;
4134         spin_unlock(&bg->lock);
4135
4136         return ret;
4137 }
4138
4139 void btrfs_dec_block_group_swap_extents(struct btrfs_block_group *bg, int amount)
4140 {
4141         spin_lock(&bg->lock);
4142         ASSERT(!bg->ro);
4143         ASSERT(bg->swap_extents >= amount);
4144         bg->swap_extents -= amount;
4145         spin_unlock(&bg->lock);
4146 }